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Desarrollo de una metodología para el análisis de microplásticos

22/06/2021

El proyecto Microplastics_2020 tiene por objetivo desarrollar una metodología innovadora que requiere un alto nivel de I+D en cuanto que no existen métodos estandarizados para la detección, identificación y cuantificación de microplásticos en diferentes medios. Para Aimplas, este proyecto es el inicio de una nueva línea de investigación en la que cuenta con la participación de las empresas de la Comunitat Valenciana mediante el aporte de casos de estudio y de información relacionada con su proceso productivo.

Los plásticos son materiales ampliamente empleados en la mayoría de los sectores y aplicaciones, y la vida moderna es impensable sin ellos. La mayor parte de estos son no biodegradables, lo que implica una gran durabilidad y mantenimiento de sus propiedades con el tiempo. Este efecto, sin embargo, hace que cuando los plásticos son liberados de forma no intencionada en el medio, estos perduren en el mismo.
Los microplásticos se definen como un grupo de materiales sintéticos que están compuestos por polímeros derivados del petróleo o de base biológica. Son partículas sólidas, de tamaño inferior a 5 mm, que no son solubles en agua y cuya degradabilidad es baja.
Su origen es muy diverso: pueden provenir de la fragmentación de materiales de mayor tamaño por agentes externos luz UV, fuerza mecánica o agentes oxidantes), así como de pérdidas en la cadena de producción y transformación de granza. También pueden proceder de la composición de productos tales como cosméticos, pinturas plásticas, limpiadores abrasivos, productos de limpieza industrial, etc., así como de la degradación de neumáticos y campos deportivos artificiales.
Debido a la presencia de estos compuestos detectada en muy diversos medios, actualmente se estudian sus posibles efectos sobre los seres humanos y otros organismos, y los esfuerzos en el desarrollo de técnicas de identificación y cuantificación de microplásticos están siendo elevados, por lo que se espera que de manera inminente la presencia de microplásticos en productos y efluentes o su potencial generación se limite a través de nueva legislación.
Las futuras restricciones sobre la presencia, el uso o la generación de microplásticos en procesos industriales debe ir, previsiblemente, de la mano de una definición de los protocolos para el análisis de microplásticos, y una estandarización de estos. El nivel de tecnologías analíticas y de conocimiento necesarios para alcanzar dicho objetivo es muy elevado y requiere de la colaboración entre los laboratorios de análisis y las empresas beneficiarias de estas nuevas metodologías analíticas.

Antecedentes
A pesar de que la presencia de microplásticos en el medio ambiente y su efecto sobre organismos vivos (principalmente pequeños organismos y fauna acuática) se ha estudiado de manera extensiva durante las últimas décadas, en los últimos tres años el uso del término “microplástico” (acuñado por Richard Thompson en 2004, definido por la NOAA en 2016 y elegido palabra del año en 2018) y los estudios relacionados con la presencia y análisis de microplásticos se han multiplicado.
El uso directo de microplásticos en productos cosméticos, pinturas plásticas, limpiadores abrasivos, productos de limpieza industrial, etc. no ha sido hasta ahora regularizado, y el control de presencia o generación de microplásticos en las diferentes etapas de los procesos industriales ha sido hasta ahora opcional.
Ante una ausencia de control por medio de legislación, la presencia o generación de microplásticos en los procesos industriales está siendo en muchos casos ignorada, debido a la complejidad que conlleva su análisis y al desconocimiento de la correlación entre su existencia el impacto ambiental que producen. Se requiere cada vez más que la industria asuma más responsabilidad en este tema, y ya en enero de 2018 la European Chemicals Agency (ECHA), manifestó su intención de preparar un dossier sobre la restricción del uso de microplásticos en diferentes productos industriales. En enero de 2019 el borrador de dicho dossier vio la luz, y se espera que las restricciones se apliquen de manera obligatoria en 2022.
Hay que tener en cuenta que las restricciones propuestas por ECHA se refieren a microplásticos añadidos intencionadamente a los productos, o bien a sustancias añadidas intencionadamente que puedan generar microplásticos durante su ciclo de vida. Un aspecto importante es que en esta propuesta no se definen los procedimientos analíticos que se recomienda llevar a cabo para evaluar la presencia de microplásticos en un determinado producto, o bien su el potencial de generación de microplásticos durante su fabricación y uso, o tras cumplir su ciclo de vida.
Previsiblemente, las restricciones sobre la presencia, el uso o la generación de microplásticos en procesos industriales debe ir de la mano con una definición de los protocolos para el análisis de microplásticos, y una estandarización de los mismos.
Además de la correcta selección de las sustancias de partida (teniendo en cuenta impurezas, “subproductos” y contaminantes), las empresas tendrán en un futuro próximo que prestar especial atención a las etapas de procesado, desde el material de partida hasta el artículo final, teniendo en cuenta las posibilidades de generación, introducción o eliminación de microplásticos en cada una de ellas. Un estudio estandarizado de presencia o potencial generación de microplásticos en las diferentes etapas de cada proceso industrial permitirá reducir su aparición o eliminarlos por completo en los casos que sea posible, anticipándose a unas restricciones que previsiblemente se aplicarán en un relativo medio plazo.
En mayo de 2020 se publicó la norma UNE-CEN ISO/TR 21960 titulada “Plásticos en el medio ambiente. Estado actual de los conocimientos y las metodologías”, donde se recoge una visión general sobre los conocimientos y actividades relacionadas con microplásticos a nivel mundial.
Dentro de la definición de microplásticos (plásticos menores de 5 mm), en dicha norma se definen de manera adicional los “microplásticos grandes” (entre 1 y 5 mm) y los nanoplásticos (tamaños por debajo de 1 micra). Este amplio rango de tamaños de partícula presenta diversas limitaciones de las diferentes técnicas analíticas de identificación disponibles, cuando se pretende analizar partículas individuales y además tener en cuenta su tamaño y morfología. La resolución de las propias técnicas en ocasiones no permite distinguir partículas menores de un cierto tamaño, y esto resulta especialmente limitante cuando se trabaja con nanoplásticos y microplásticos de tamaño menor a 5-20 micras. En estos casos se suele recurrir a técnicas de detección/identificación “en masa”, mediante las cuales resulta posible analizar las fracciones de partículas de menor tamaño, pero sin obtener información sobre cada partícula individual.

Proyecto Microplastics_2020
El proyecto Microplastics_2020 tiene por objetivo desarrollar una metodología innovadora que requiere un alto nivel de I+D en cuanto que no existen métodos estandarizados para la detección, identificación y cuantificación de microplásticos en diferentes medios. Para Aimplas, este proyecto es el inicio de una nueva línea de investigación en la que cuenta con la participación de las empresas de la Comunitat Valenciana mediante el aporte de casos de estudio y de información relacionada con su proceso productivo. Concretamente, colaboran en el proyecto las empresas Agua Mineral San Benedetto, Global Omnium y Acteco Productos y Servicios.
Esta cooperación con las empresas permitirá al centro tecnológico dar continuidad y consolidar esta línea de investigación a través de la transferencia gratuita de los resultados tanto a las empresas que colaboran en los paquetes técnicos como al resto de la industria a través de informes y entregables públicos, lo que finalmente beneficiará a los consumidores de la sociedad valenciana y también al medio ambiente.
Dentro de las actividades enmarcadas en el proyecto, se incluyen las siguientes fases:

Revisión del estado del arte y definición de las necesidades analíticas y casos de estudio
El primer paso para abordar el desarrollo de una metodología para el análisis de microplásticos consiste en realizar una revisión bibliográfica con el fin de actualizar la información disponible sobre el estado actual de las técnicas analíticas para la detección, identificación y cuantificación de microplásticos, y los estudios realizados sobre la presencia de los mismos, sus tipos y su concentración en diferentes medios. Asimismo, es impotante revisar la información existente sobre las normativas y legislación referentes a los microplásticos.
Por otra parte, la colaboración con las empresas permite analizar los procesos industriales de las empresas y sus fases y la información acerca de los materiales y sustancias que participan en ellos y que son susceptibles de generar microplásticos en algún punto del proceso.
Dentro de las empresas colaboradoras, encontramos relación con los siguientes sectores:

  • Tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales.
  • Gestión, tratamiento y reciclaje de residuos, en particular residuos plásticos.
  • Alimentación y bebidas.

La información aportada por las empresas es crucial para definir los casos de estudio del proyecto, en base a los cuales se enfoca el desarrollo de las metodologías de análisis de microplásticos.

Desarrollo y fabricación de formulaciones de microplásticos de referencia
Según la información recopilada a partir de estudios reportados en la bibliografía sobre la presencia de microplásticos en diferentes medios, y a partir de la colaboración con las empresas, es posible definir formulaciones de microplásticos de referencia, teniendo en cuenta tanto la tipología de plástico como los tamaños de partícula más representativos.
A partir de esta información, se seleccionan grados comerciales de diferentes polímeros, incluyendo HDPE, LDPE, PP, PA6, PET, PLA y caucho, los cuales son micronizados en diferentes rangos de tamaño de partícula, con un tamaño máximo de 500 micras, para simular en las formulaciones patrón aquellas partículas que encontraríamos en muestras reales obtenidas de diferentes medios.
Además de los polímeros sintéticos comerciales, se seleccionan otros compuestos de naturaleza orgánica e inorgánica que pudieran estar también presentes en dichas muestras, como por ejemplo proteínas, fibras vegetales, minerales y sales.
 

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