Cambio Climático Europa Medio Ambiente Suelos

Degradación de los plásticos de origen biológico en el suelo: la comunidad microbiana desafía el cambio climático

Degradación de plásticos de base biológica en el suelo / La comunidad microbiana desafía el cambio climático
Parcela experimental GCEF (agricultura convencional). Las muestras de PBSA se colocaron en el medio de la parcela. Crédito: Purahong / UFZ

La idea de los plásticos biodegradables suena bien al principio. Sin embargo, se sabe muy poco sobre cómo se degradan en el suelo y cómo esto se ve influenciado por el cambio climático. 


por la Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemanes


En dos estudios recientes, los ecologistas del suelo del Centro Helmholtz de Investigación Ambiental (UFZ) han demostrado qué comunidad microbiana es responsable de la degradación, qué papel juega el clima en este proceso y por qué los plásticos biodegradables aún podrían ser problemáticos.

El plástico que termina en el suelo, los océanos o las aguas continentales puede dañar a los organismos que viven allí y provocar alteraciones graves y a largo plazo en los ecosistemas. El desarrollo y mayor uso de plásticos biodegradables es, por tanto, el foco de una economía más ecológica. «Pero a pesar de la imagen positiva de los plásticos biodegradables, todavía sabemos muy poco sobre cómo actúan en el suelo o cómo se degradan», dice el profesor François Buscot, ecólogo de suelos de la UFZ.

Para arrojar más luz sobre esto, el equipo de investigación de Buscot investigó las siguientes preguntas en un estudio reciente publicado en Environmental Science and Technology : ¿Qué tan rápido se degrada el plástico biodegradable? ¿Qué microorganismos están implicados? ¿Cómo interactúan? ¿Qué condiciones promueven el proceso de degradación? ¿Y cuáles lo inhiben? «También queríamos saber cómo las temperaturas cambiantes y los niveles de precipitación resultantes del cambio climático afectan la degradabilidad de los plásticos», explica el Dr. Witoon Purahong, también ecólogo de suelos en la UFZ y autor principal del estudio.

Con este fin, se llevaron a cabo experimentos en la Instalación Experimental de Cambio Global (GCEF) en Bad Lauchstädt, que actualmente se considera como uno de los experimentos climáticos al aire libre más grandes del mundo en términos de área. Los investigadores investigaron las consecuencias del cambio climático en el uso de la tierra y los ecosistemas. La atención se centró en mantillo y películas hortícolas, que se utilizan para cubrir el suelo. Por lo general, están hechos de polietileno (PE), un plástico producido a partir de materias primas fósiles. Por razones tecnológicas, los residuos de las películas a menudo permanecen en el suelo. Esto conduce a la contaminación con microplásticos a medio plazo. Por lo tanto, cambiar a alternativas biodegradables tendría mucho sentido aquí. Pero, ¿existen efectos secundarios por usar tales alternativas?

Degradación de plásticos de base biológica en el suelo / La comunidad microbiana desafía el cambio climático
240 días de película de PBSA degradante en parcela de agricultura convencional (clima futuro). Crédito: Purahong / UFZ

Para averiguarlo, el equipo investigó cómo el coadipato de succinato de polibutileno (PBSA), una película de mantillo de base biológica parcialmente producida a partir de plantas (maíz, caña de azúcar, mandioca), se biodegrada en las condiciones naturales de un campo agrícola. Los investigadores distinguieron entre las condiciones climáticas actuales y las condiciones climáticas simuladas proyectadas para Alemania alrededor de 2070. Utilizaron métodos modernos de biología molecular (secuenciación de próxima generación) para determinar qué comunidad microbiana había colonizado el plástico y el suelo circundante.

«Pudimos demostrar que después de poco menos de un año, alrededor del 30% del PBSA ya se había degradado. Esto es bastante bajo las condiciones climáticas que prevalecen actualmente en Alemania», dice Purahong. «Los principales actores son los hongos, que cuentan con el apoyo de una comunidad bacteriana diversa y varios otros microorganismos. Estos incluyen bacterias que suministran nitrógeno a los hongos (que es raro en el plástico) o bacterias y arqueas que utilizan productos de degradación tóxicos». Se está formando una comunidad inteligente de degradación y reciclaje sobre y alrededor del plástico, incluso con una tasa de degradación similar bajo las condiciones climáticas futuras simuladas, agrega Purahong. El cambio climático aparentemente no daña a los hongos que degradan el PBSA. La comunidad microbiana que los rodea es ligeramente diferente, pero el resultado de la degradación es similar. «No teníamos

En otro estudio publicado en Environmental Science Europe, los investigadores de UFZ examinaron la comunidad de microorganismos en condiciones más estrictas. Investigaron cómo cambia la comunidad cuando grandes cantidades de PBSA ingresan al suelo, así como qué sucede cuando se aplica una alta concentración de fertilizante nitrogenado. «Grandes cantidades de PBSA en realidad hacen que la comunidad microbiana en el suelo sea bastante diferente», dice el candidato a doctorado Benjawan Tanunchai y autor principal del estudio. Con un aumento del 6% de PBSA en el suelo, la diversidad de especies de hongos disminuyó en un 45% y la de arqueas en un 13%. Por otro lado, la alta carga de PBSA en combinación con la fertilización del área condujo a la proliferación de Fusarium solani, un hongo muy extendido que daña las plantas.

Los dos estudios de UFZ, por lo tanto, arrojan una buena noticia y una noticia no tan buena: el PBSA en el suelo se puede degradar de manera comparativamente rápida y eficiente, incluso en condiciones climáticas futuras. Sin embargo, si el PBSA está presente en grandes cantidades junto con altas concentraciones de fertilizante nitrogenado, la degradación del PBSA puede tener un impacto negativo en la producción agrícola como resultado de una comunidad microbiana perturbada y el aumento de la presencia de plagas. «Cuando grandes cantidades de plástico terminan en el medio ambiente, nunca es bueno, incluso si es un plástico biodegradable», dice Buscot. «Lo mejor sería evitar el plástico por completo. Sin embargo, debido a que actualmente este es un objetivo poco realista, al menos deberíamos confiar en los plásticos biodegradablesdonde sea posible y conozca con la mayor antelación posible sus propiedades de degradación y sus consecuencias «.