Read in EnglishMicroplásticos y la Bahía de Chesapeake

¿Partículas pequeñas, problemas grandes?
Los Científicos Se Enfrentan a Muchos Desafíos Sobre los Microplásticos y Su Impacto en la Bahía de Chesapeake

Por Rona Kobell

Lo que más preocupa a Ana Sosa son las cosas que no puede ver. Sosa es una ecologista de microorganismos, así que la mayor parte de lo que examina es muy pequeño. Este es un área de trabajo importante que incluye bacterias, algas e investigar cómo estos microorganismos interactúan con el medio ambiente y a veces alteran los procesos naturales. Muchos de estos organismos microscópicos pueden contribuir a crear zonas de bajo oxígeno y floraciones tóxicas en la Bahía de Chesapeake. Pero para ella, el “micro” más preocupante de todos para la salud del ecosistema marino son los microplásticos, los pequeños pedazos de materia inorgánica producida por el ser humano en la Bahía y en todo el mundo.

La oficina de Sosa en el Institute of Marine and Environmental Technology (IMET) está junto al Puerto de Baltimore, donde abundan los microplásticos. Allí toma muestras del agua, secuencia el ADN de los microorganismos que viven en el agua y determina cómo el plástico puede estar interfiriendo en sus procesos biológicos, como la alimentación, la reproducción y el ciclo de nutrientes en todo el sistema.

“Siempre me han preocupado los plásticos, y los microplásticos me parecen la mayor amenaza para el medio ambiente. “Y están por todas partes,” dijo Sosa. “Si paseas por el puerto y ves plásticos grandes, seguro que también hay plásticos pequeños.”

Los microplásticos son como suenan: pequeños pedazos de plástico deshechos de telas o restos de productos y materiales más grandes debido a nuestro uso de todo, desde papel de envolver dulces hasta bolsas de plástico. Su tamaño varía entre 5 mm hasta la nanoescala, donde un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro. Reconocidos desde hace tiempo como un problema en los mares del mundo, son una amenaza emergente para la Bahía de Chesapeake y sus ríos.

Un estudio de 2014 confirmó que en estas aguas abundan los plásticos más pequeños. Lance Yonkos, especialista en toxicología acuática de la Universidad de Maryland, dirigió un equipo que encontró microplásticos en todas menos una de las 60 muestras del estudio, lo que resultó en una notable publicación revisada por expertos sobre el problema en el estuario. El río Patapsco, que incluye el Puerto de Baltimore, era el que tenía más. En 2015, un estudio de seguimiento de la Universidad de Toronto recolectó muestras de superficie en 30 lugares en la Bahía de Chesapeake, desde Baltimore hasta la boca del río Potomac, que incluían partículas inorgánicas, materia orgánica y pedazos de basura de gran tamaño. Los investigadores hallaron microplásticos en todas las muestras, dijo Julie Lawson, investigadora principal del estudio.

El Nacimiento de los Plásticos

¿Cómo hemos llegado a ser un mundo de plásticos? Parece que todo empezó en 1869, cuando John Wesley Hyatt inventó el celuloide, el primer polímero sintético, en respuesta al problema de encontrar un sustituto del marfil natural que se utilizaba para hacer bolas de billar. La popularidad de este deporte había provocado una intensa demanda de colmillos de marfil, que afectaba a las poblaciones de elefantes salvajes. Hyatt obtuvo una patente por su celuloide, una larga cadena de moléculas organizadas en formas repetidas que pueden moldearse para crear muchos productos diferentes. Poco después, creó la primera máquina de moldeo de inyección, creando sustitutos de productos hecho de marfil, como peines y botones. Estos productos venían de la celulosa de los árboles y otras plantas, así que este sustituto del marfil seguía siendo de origen natural.

Eso cambió casi 40 años después, cuando Leo Baekeland inventó Bakelite, el primer plástico totalmente sintético que no contenía moléculas encontradas en la naturaleza. Estos nuevos plásticos, creados de recursos combustibles fósiles, mantenían su forma cuando se calentaban, haciéndolos ideales para todo, desde productos de cocina hasta aislantes eléctricos. Bakelite marcó el cambio de la materia prima para los plásticos de plantas a combustibles fósiles como bases fundamentales de estos nuevos productos, que llegaron justo a tiempo para la Primera Guerra Mundial. Reemplazaron a los materiales naturales, como la madera, y materiales que resultaban caros de convertir en productos, como el cáñamo.

Hoy en día, la gran mayoría de los plásticos vienen de combustibles fósiles, sobre todo petróleo, pero también carbón. En una refinería, los trabajadores calientan estas materias y las convierten en químicos llamados monómeros, moléculas que son los bases fundamentales de un polímero. Estos incluyen carbono, hidrógeno, oxígeno, cloro y azufre. Los científicos pueden tomar gases y agregar más moléculas de hidrocarburos a través de un proceso llamado polimerización, transformando las materias en plásticos moldeables.

Los investigadores estiman que entre 1950 y 2017 se han producido 8.3 millones de toneladas métricas de plástico en todo el mundo. También se estima que solo el 9% se ha reciclado, lo cual deja una gran parte todavía en uso o como desechos de plástico.

Los Problemas con los Microplásticos

Cada año, los pedazos de plástico entran en el ecosistema marino, la mayoría transportados desde la tierra a través de la escorrentía de las aguas pluviales, el viento y los desechos ilegales de basura. Los más pequeños se llaman microplásticos. Los científicos están de acuerdo en que los microplásticos son un problema y que están por todas partes: en el agua, en el aire, en la tierra y en las aguas residuales. Pero en lo que no se ponen de acuerdo los investigadores es en cuál es la magnitud del problema o cómo resolverlo.

Algunos estados han aprobado leyes que regulan algunas de las partículas más problemáticas, como las microperlas en los productos de uso personal, pero estas regulaciones a veces permiten que no se tomen en cuenta otros tipos de plásticos. California ha establecido recientemente una regulación del agua potable y un protocolo de análisis de microplásticos en el agua, pero no existe una regulación federal similar. Mientras la gente siga utilizando productos de plástico, el problema de los microplásticos seguirá creciendo.

Microplásticos en el Medio Ambiente

Los microplásticos también presentan un problema en el laboratorio. Los investigadores a veces han tenido que comprar equipos de vidrio para examinar los microplásticos, porque si utilizan equipos de plástico, como hacen para otros experimentos, podría haber contaminación cruzada con la muestra. La ropa también puede ser un problema, ya que las microfibras – un tipo de microplástico – pueden salir de las telas sintéticas y contaminar el laboratorio. Y examinar las partículas más pequeñas, que pueden tener dimensiones de menos de 20 micras, requiere costosos sistemas de imágenes.

Aparte del equipo, no todos están de acuerdo ni siquiera en los aspectos básicos, como qué es un microplástico en términos de tamaño, cómo medir las concentraciones y qué concentraciones constituyen un riesgo y para quién. Ninguna agencia federal ha establecido un límite reglamentario para los microplásticos.

Otro aspecto del problema de los microplásticos es su enorme variedad. Incluyen miles de polímeros diferentes, cada uno con concentraciones químicas distintas. La clave para determinar si son peligrosos, y cómo, es encontrar una herramienta para identificar el polímero, una de las cuales es la espectroscopia de infrarrojos transformada. Este método identifica las moléculas que vibran cuando se exponen a ciertas longitudes de onda de luz a lo largo del tiempo. La intensidad de las vibraciones se compara con la frecuencia de la luz para crear un espectro. Después los científicos pueden comparar lo que han encontrado con los polímeros de una biblioteca de tipos, que está llena de tipos comunes.

Todos los químicos tienen una huella espectral con diferentes longitudes de onda que los distingue. Pero, aunque la huella identifica al polímero, no dice cómo se comporta cada uno en el medio ambiente. Cuando los químicos tienen una sola molécula, o son monómeros, se comportan de una cierta manera. Si consisten de moléculas más complejas, cambian. Otro factor que complica las cosas es que diferentes laboratorios utilizan diferentes técnicas de espectroscopia para identificar los polímeros.

“Es un tema complicado y no hay suficiente metodología normalizada,” dijo Sosa. “Hay de todos los tamaños y formas, y tienen miles de aditivos y polímeros. Eso hace que este tema sea muy, muy difícil. Hay tantas formas diferentes de afrontar el problema que no está claro por dónde deben empezar los científicos.”

Más Lo Que No Se Sabe…

Sosa no es la única que lucha contra el desconocimiento de los microplásticos. Científicos de todo el país y el mundo llevan décadas luchando con el mismo problema.

“No tenemos muchas respuestas en este momento, sólo muchas preguntas sobre lo que significarán para las personas y los ecosistemas,” dijo Scott Coffin, investigador científico de la Junta de Control de Recursos Hídricos de California, durante un reciente seminario web sobre microplásticos.

“No creo que tengamos suficiente información para preocuparnos todavía, respecto a consecuencias directas para la salud humana en relación con los microplásticos,” dijo Coffin. “Pero sabemos que si seguimos como hasta ahora, veremos con seguridad un colapso del ecosistema. Es una garantía de que el plástico nunca desaparecerá, y los insumos están aumentando exponencialmente.”

Según Matt Robinson, especialista en protección del medio ambiente del Departamento de Energía y Medio Ambiente del Distrito de Columbia y presidente del Equipo de Acción contra la Contaminación de Plásticos del Chesapeake Bay Program: “Hay dificultades para determinar los límites de detección, pero lo que me asusta más que eso es que no tenemos una uniformidad en las medidas de concentración. No tenemos métodos de monitoreo normalizados sobre cómo medir.”

En una reunión de la National Academy of Sciences (NAS) en Washington, DC, al principio de este año, centrada en los microplásticos, el comentario más común fue la inseguridad con respecto a los microplásticos y, en especial, con respecto a la salud humana; lo único en lo que el grupo estuvo de acuerdo fue en la necesidad de más estudios.

¿Partículas pequeñas en el aire?

El proceso de producción de los plásticos, al igual que su eliminación, tiene un precio no sólo para nuestra agua, sino también para nuestro aire.

Janice Brahney, profesora asistente de ciencias de las cuencas en la Universidad de Utah, recolectó datos sobre las partículas del aire a través del Programa Nacional de Deposición Atmosférica. Al examinar la química de los microplásticos en la deposición húmeda (lluvia y nieve) y seca (vapores y aerosoles) en Estados Unidos cada semana desde 2017, Brahney intentó averiguar cuántas partículas de plástico caían del cielo y de dónde venían. La mayoría eran microfibras de nailon, pero el equipo también encontró microperlas mucho más pequeñas que las de los cosméticos, que según determinaron venían de la pintura acrílica.

El plástico llega a la atmósfera a través de diferentes procesos, similares a los que producen polvo u otros aerosoles. Incluyen el viento, la acción de las olas en el mar y la erosión de las tierras que contienen plástico. El equipo de Brahney encontró que el origen de los plásticos depositados con la lluvia venía generalmente de áreas cercanas, como ciudades aledañas, mientras que los plásticos que caían secos venían de muy lejos. La mayor deposición de plásticos ocurrió cuando la corriente polar se movió más al sur, hacia los sitios de monitoreo. Los depósitos caen cuando una masa de aire se reduce debido a la gravedad o cuando se cruza con un obstáculo, como una sierra, dijo Brahney.

Por lo general, Brahney dijo que el 4% del polvo atmosférico es de origen plástico, mientras que los aerosoles, las partes de insectos, la tierra y los minerales constituyen el resto.

“El 4% es enorme,” dijo Brahney. “Es un porcentaje de polvo enormemente alto.”

La Vista Desde la Bahía de Chesapeake

En 2014, Lance Yonkos y su equipo, junto con el Programa de Desechos Marinos de NOAA, fueron los primeros en cuantificar el problema en los ríos de la Bahía de Chesapeake, según Sosa y Robinson. Yonkos describió el proceso de su equipo en un artículo publicado en Environmental Science & Technology. Los investigadores buscaron microplásticos en cinco viajes a través de la bahía entre julio y diciembre de 2011. Utilizando una manta – diseñada para capturar muestras en la superficie del agua a través de una boca ancha similar a la de la manta raya que se alimenta en la superficie del agua y de la que toma su nombre – los investigadores recolectaron 15 muestras en cada sitio. Los materiales pasaron a través de coladores de acero inoxidable de 5.0 mm y 0.3 mm, con huecos del tamaño del borrador de un lápiz y del grueso de una hoja de papel de aluminio. Se encontraron microplásticos en todas las muestras menos en una – una sola prueba del río Corsica – y la mayor abundancia fue en el río Patapsco, lo que apoya la teoría del autor de que cuanto un río está más cerca a sitios industriales urbanos, más probable es que tenga altas concentraciones de microplásticos.

El trabajo de Yonkos llevó a los investigadores que trabajan en el río Anacostia y la Bahía de Chesapeake a presionar para obtener más respuestas sobre cómo medir los microplásticos. Creían que un mejor conocimiento de las concentraciones y ubicaciones de los plásticos podría ayudar a los legisladores a aprobar leyes y políticas que limitaran los plásticos y, ojalá, redujeran la prevalencia de los microplásticos. En 2020, un artículo de Jacqueline Bikker y C.M. Rothman, de la Universidad de Toronto, además de Julie Lawson, en ese tiempo de Trash Free Maryland, y Stiv Wilson, del Story of Stuff Project, siguió el trabajo de Yonkos examinando los microplásticos en la superficie del agua de la Bahía de Chesapeake de datos recolectados en 2015 en un rastreo de basura en toda la bahía. El equipo de la Universidad de Toronto encontró que el químico identificado más frecuente era el polietileno, utilizado en bolsas para sándwiches, bolsas de compra y envoltorio plástico de comida, y considerado el plástico más común. Estudios de los Institutos Nacionales de Salud no han encontrado carcinógenos conocidos en el polietileno, pero los desechos plásticos pueden provocar otros problemas como enredos de vida salvaje y daños a la vida marina que los consume. La concentración total de microplásticos en la Bahía de Chesapeake fue menor que en la Bahía de San Francisco y similar a aquella en los Grandes Lagos en estudios llevados a cabo al mismo tiempo y con metodología similar. Como en el trabajo de Yonkos, el equipo encontró concentraciones más altas en áreas urbanas.

Jesse Meiller, ecologista marina y toxicóloga medio ambiental de la American University, empezó a estudiar los plásticos hace casi cinco años después de observar altas concentraciones de microplásticos y posibles toxinas dentro del agua y los sedimentos de Rock Creek y también en los ríos Anacostia y Potomac. Hasta la publicación del artículo de Yonkos, dijo ella, la mayoría de los estudios se enfocaban más en los ambientes marinos que en los ríos, y pocos estudiaban los posibles efectos neurológicos y reproductivos de la ingestión de las pequeñas partículas.

Meiller deseaba aprender más sobre las concentraciones y los diferentes riesgos de combinar sustancias para crear un producto flexible y moldeable. El Departamento de Energía y Medio Ambiente del Distrito de Columbia estaba trabajando en un proyecto con el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE.UU. para monitorear a los peces, Brown Bullhead, en busca de tumores debidos al contacto con bifenilos policlorados. Pero al Departamento de Energía y Medio Ambiente del Distrito de Columbia sólo le interesaban las bocas y hígados, mientras que Meiller necesitaba los tractos digestivos para separar los microplásticos que los peces pudieran haber comido. Meiller y sus estudiantes examinaron 90 tractos digestivos en total y utilizaron un extracto de papaya para digerir la materia orgánica de las muestras, para poder separar, examinar y contar las pequeñas partículas de plástico encontradas en cada tracto digestivo. Esta técnica era nueva y otros científicos la han utilizado desde entonces, con buenos resultados. El equipo de Meiller encontró plásticos en las tripas de los peces, Brown Bullhead, la mayoría de un sitio en el alto Anacostia cerca de Bladensburg, Maryland.

Desde entonces, dijo Meiller, ella y sus colegas de la American University, especialmente la microscopista Barbara Balestra, han mejorado los métodos para ver las concentraciones y no sólo los recuentos. Poder determinar la concentración de microplásticos ayuda a los investigadores a entender el problema porque pueden saber cuántos hay en un volumen específico de agua o tejido. Ahora ella está trabajando con sus estudiantes en un estudio más grande del río Anacostia que ojalá se agregue a la conversación sobre los microplásticos.

“En los últimos años, ha habido una explosión de estudios sobre microplásticos,” dijo ella. “Estamos aprendiendo mucho de esta investigación, y yo diría que es genial, pero no todo es genial, porque habla de cómo los microplásticos están muy presentes en el medio ambiente.”

Siguiendo los Microplásticos en la Bahía

Los microplásticos se meten en muchas formas de vida marina. Los patógenos en los microplásticos pueden viajar con los polímeros; investigaciones de la Universidad de Old Dominion mostraron que los microplásticos pueden servir como soporte para las cuatro especies de Vibrio que se encuentran en la Bahía de Chesapeake y que son patógenas para los seres humanos. Esto incluye el Vibrio vulnificus, que puede contaminar las ostras y provocar graves molestias estomacales.

La vegetación acuática sumergida también es una gran preocupación. Los microplásticos se pegan a las hojas de los pastos submarinos. Las epífitas son plantas pequeñas, como las algas, que crecen sobre esos pastos submarinos. Se alimentan de nutrientes y están cubiertas de sedimentos – y estos sedimentos contienen microplásticos. Investigadores en Escocia publicaron un artículo en 2020 en el que encontraron partículas de microplásticos pegadas a las hojas de los pastos marinos en los lechos del pasto; otro estudio en Belice encontró que los peces, Parrotfish, consumían microplásticos encontrados en los lechos del pasto. Algunos trabajos preliminares han mostrado que los microplásticos pueden dañar los lechos de pasto en la Bahía de Chesapeake, particularmente en el río Potomac, donde los pastos han vuelto en los últimos años.

“Sabemos que el nitrógeno, el fósforo y los sedimentos reducen la calidad y la claridad del agua. Los microplásticos pueden tener un impacto similar, pero diferente. El mero volumen es preocupante, por supuesto, pero también nos preocupa lo que llevan esos plásticos,” dijo Brooke Landry, bióloga del Departamento de Recursos Naturales de Maryland que dirige el grupo de trabajo sobre la vegetación acuática sumergida del Chesapeake Bay Program.

Landry y Robinson, del Departamento de Energía y Medio Ambiente del Distrito de Columbia, han estado trabajando con el biólogo Bob Murphy, de la empresa de ingeniería, Tetra Tech, para determinar si los lechos de vegetación acuática sumergida en el Potomac sirven cómo sumideros de microplásticos – áreas donde los materiales se asientan – al igual como las vegetaciones acuáticas sumergidas hacen con los sedimentos suspendidos. Murphy, ya preocupado por esta cuestión, había hecho un estudio anterior sobre la contaminación de microplásticos con Phong Trieu, del Consejo de Gobiernos Metropolitanos de Washington. Como miembro del grupo de trabajo sobre la vegetación acuática sumergida del Chesapeake Bay Program, Murphy propuso a Landry una idea para organizar un taller sobre la contaminación de microplásticos.

Murphy, Landry y Robinson se unieron para determinar qué conocimientos les faltaban y convencieron al Comité Asesor Científico y Técnico del Chesapeake Bay Program, que asesora al programa de varios estados sobre temas científicos, para tener un taller en la primavera de 2019. El taller se proponía determinar la amenaza a la Bahía de Chesapeake – y a sus pastos – y ver qué acciones podrían tomar la comunidad o el legislativo para reducir los problemas de los plásticos. El reporte del Comité Asesor Científico y Técnico del Bay Program salió en otoño de 2019.

Robinson, que dirige el Equipo de Acción contra la Contaminación del Plástico del Chesapeake Bay Program, creado como resultado del taller del Comité Asesor Científico y Técnico del Bay Program, quiere que los microplásticos formen parte de los esfuerzos de monitoreo de contaminantes en todo el Chesapeake. La primera prioridad del Equipo de Acción contra la Contaminación del Plástico del Chesapeake Bay Program, dijo Robinson, es hacer una evaluación preliminar del riesgo ecológico de los microplásticos, la primera en la Bahía. Investigarán los orígenes de los microplásticos, analizarán el riesgo y le darán un valor. Están llevando a cabo la evaluación en el río Potomac, viendo los posibles efectos en las cadenas alimentarias del pez, Striped Bass.

Esperan que este trabajo muestre el riesgo de una forma que la gente pueda entender. Por ejemplo, si determinan que una cierta concentración de polímero daña al Striped Bass, podrían implementar una política para reducir esa concentración. El equipo estudiará las posibles entradas de microplásticos en las cadenas alimentarias del Striped Bass (si los peces los comen directamente o si lo comen sus presas), señalará los datos que faltan y diseñará una estrategia para resolverlos.

Robinson dijo que también está esperando los resultados del trabajo que Maryland Sea Grant ha financiado para que Yonkos y la bioquímica Carys Mitchelmore investiguen la presencia de microplásticos en sedimentos de la Bahía, ostras y la superficie del agua en ciertas áreas y puntos de origen.

“Una vez que determinemos las áreas donde no tenemos mucha información, el Equipo de Acción contra la Contaminación del Plástico del Chesapeake Bay Program diseñará una estrategia científica para guiar futuras investigaciones que ayudarán a obtener una perspectiva más completa sobre los riesgos asociados a la contaminación de plástico en la Bahía y su cuenca,” dijo Robinson.

Para Sosa, que creció en México y empezó su carrera en la industria, los nuevos descubrimientos sobre los posibles daños de los microplásticos y los datos para apoyar los límites a los plásticos necesitan llegar lo más pronto posible. Aun así, la reducción de plásticos en nuestros sistemas marinos va a requerir grandes cambios en los hábitos de comportamiento de los seres humanos. Para reducir la contaminación de plástico, dijo ella, los productores tienen que hacer menos plástico. Y nuestros estilos de vida tienen que ser menos desechables para que exijamos menos.

“No es algo que vaya a cambiar sólo porque nosotros queramos que cambie,” dijo.

—kobell@mdsg.umd.edu