Bioplásticos biodegradables: ¿una respuesta segura a la contaminación causada por el plástico?

Los bioplásticos biodegradables se presentan como una herramienta en la lucha contra la contaminación producida por la acelerada generación de plástico y la gestión inadecuada de residuos. Estos bioplásticos pueden ser de fuentes renovables o de origen fósil y se caracterizan por su capacidad de descomponerse, por la acción de microorganismos, en dióxido de carbono, agua, sales minerales y nueva biomasa. Este proceso se conoce como biodegradación y puede ocurrir en ambientes controlados o abiertos. Las plantas de compostaje y los digestores anaerobios son los principales ejemplos de ambientes controlados, mientras que el suelo, los ríos y el mar son ambientes naturales abiertos.

Los productos a base de bioplásticos biodegradables deben superar una serie de ensayos estandarizados para demostrar su capacidad y su velocidad de biodegradación en ambientes específicos. No obstante, para que estos productos contribuyan efectivamente a la reducción de los residuos plásticos, es fundamental que sean diseñados para biodegradarse en el ambiente que tenga mayor sentido, es decir, en el escenario lógico de fin de vida del producto. Por ejemplo, en el caso de los productos de uso alimentario, como las capsulas de café, las bolsas de té o las bolsas ligeras de supermercado, el escenario más recomendado es la planta de compostaje, pues su residuo puede gestionarse industrialmente junto al flujo de residuos orgánicos para convertirse en compost. Por otro lado, los productos de aplicación agrícola, como las películas de acolchado o los recubrimientos de fertilizantes de liberación controlada, cuyo fin de vida es el suelo, deberían tener la capacidad de biodegradarse en este ambiente natural. De manera similar, los productos utilizados en acuicultura y pesca, que a menudo terminan en ríos o en el mar, al ser biodegradables en estos medios, podrían reducir el impacto ambiental respecto a los productos de plástico convencional.

Si bien la biodegradación se cataloga como una ventaja importante en la lucha contra la contaminación plástica, sus beneficios medioambientales solamente pueden consolidarse al comprobar que los productos biodegradables no generan efectos negativos en el ecosistema. Lo cual le da relevancia a la evaluación de los posibles efectos ecotoxicológicos de los plásticos biodegradables, pues aditivos, metabolitos o compuestos secundarios pueden liberarse durante la desintegración y biodegradación del producto llegando a impactar negativamente al ambiente.

Al igual que la biodegradación, los estudios de ecotoxicidad aplicados a bioplásticos biodegradables deben vincularse al escenario de fin de vida del producto. Es así como para productos biodegradables en condiciones de compostaje, la ecotoxicidad se evalúa sobre el compost derivado de este proceso, tomando como referencia el impacto que podría generar en el suelo agrícola, y, en consecuencia, en la salud de las plantas. El ensayo se realiza de acuerdo con la guía OECD 208[1] y el Anexo E de la norma EN 13432:2001[2], comparando el grado de germinación y de rendimiento de biomasa de plantas monocotiledóneas y dicotiledóneas, que durante su crecimiento han sido expuestas a diferentes proporciones de sustrato agrícola y del compost de prueba (que contiene los residuos de la biodegradación del producto evaluado) o del compost control (en el que no se agregó ningún material de prueba). Tanto el compost de prueba como el compost control se obtiene de una etapa preliminar en la que se simula, por un periodo preestablecido, el proceso de compostaje real.

En el caso de los productos biodegradables en suelo[3], la ecotoxicidad de los compuestos remanentes en el medio, tras la biodegradación, se evalúa tanto en plantas, siguiendo un protocolo similar al anteriormente mencionado, como en lombrices de tierra. La prueba de toxicidad aguda usando lombrices de tierra se basa en la guía OECD 207[4] o en la norma EN ISO 11268-1 modificada según el anexo C de la EN 17033:2018[5]. En este ensayo las lombrices de tierra adultas (Eisenia fetida o Eisenia andrei) se mantienen en contacto con el suelo durante un periodo definido. Una vez pasado este tiempo, la toxicidad se evalúa comparando el porcentaje de supervivencia de las lombrices y su peso medio en el suelo de prueba y en el suelo control. Así mismo, es factible evaluar la ecotoxicidad de estos productos mediante un ensayo de inhibición de la nitrificación con microorganismos del suelo, según la norma ISO 15685[6].

Por su parte, para los productos biodegradables en el medio acuoso y marino, el ensayo más frecuente se basa en la guía OECD 202[7], que usa Daphias (principalmente Daphnia magna) como organismo de prueba. Las Daphnias son los invertebrados acuáticos más empleados como modelo de referencia para probar la toxicidad, pues, aunque se trata de una especie de agua dulce, se pueden encontrar en diferentes masas acuáticas, debido a que toleran hasta una salinidad del 20%. La prueba consiste en determinar el grado de afección de la supervivencia de las Daphias tras 48h de exposición al agua de prueba respecto al agua control, en diferentes concentraciones. Además de este ensayo, es posible aplicar estudios de inhibición del crecimiento de algas unicelulares (Phaeodactylum tricornutum) comparando su densidad celular al desarrollarse en el agua de prueba y en el agua control, según la ISO 10253:2006[8], así como estudios del grado de supervivencia de copépodos de los géneros Acartia y Tisbe en estado larvario (naoplio), según la ISO 14669[9].

Los estudios descritos anteriormente son una herramienta para garantizar la seguridad ambiental de los plásticos biodegradables, lo cual aceleraría su entrada al mercado y la transición hacía la economía circular. Además, permitirían a las industrias de materias primas, productos intermedios y productos finales de plástico biodegradable alinearse con los Objetivos de Desarrollo Sostenible, entre los que se destacan: ODS 12 Producción y consumo responsables, ODS 13 Acción por el clima, ODS 14 Vida submarina y ODS 15 Vida de ecosistemas terrestres.   

[1] Terrestrial Plants, Growth Test, OECD Guideline for Testing of Chemicals 208.

[2] UNE-EN 13432:2001/AC envases y embalajes: requisitos de los envases y embalajes valorizables mediante compostaje y biodegradación: programa de ensayo y criterios de evaluación para la aceptación final del envase o embalaje.

[3] Ferreira-Filipe, D. A., Paço, A., Natal-da-Luz, T., Sousa, J. P., Saraiva, J. A., Duarte, A. C., ... & Silva, A. L. P. (2022). Are mulch biofilms used in agriculture an environmentally friendly solution? -An insight into their biodegradability and ecotoxicity using key organisms in soil ecosystems. Science of The Total Environment, 828, 154269.

[4] Earthworm, Acute Toxicity Tests, OECD Guideline for Testing of Chemicals 207.

[5] EN 17033 Plastics - Biodegradable mulch films for use in agriculture and horticulture - Requirements and test methods.

[6] ISO 15685:2004, Soil quality - Determination of potential nitrification and inhibition of nitrification.

[7] Daphnia sp. Acute Immobilisation Test, OECD Guideline for Testing of Chemicals 202.

[8] ISO 10253:2006 Water quality — Marine algal growth inhibition test with Skeletonema costatum and Phaeodactylum tricornutum.

[9] ISO 14669:1999 Water quality — Determination of acute lethal toxicity to marine copepods (Copepoda, Crustacea).