Are bio-sourced nanoplastics inert for aquatic species? A toxicity study on three micro-algae species and a freshwater bivalve

La contaminación por plástico es una vista familiar en nuestros océanos y ríos, pero la historia de lo que les sucede a estos materiales es más compleja que simplemente romperse en piezas más pequeñas. Durante décadas, los científicos han estudiado cómo los plásticos tradicionales, fabricados a partir de combustibles fósiles, se fragmentan en partículas microscópicas e incluso nanoscópicas que flotan en el agua y entran en organismos vivos. Recientemente, ha surgido una nueva clase de materiales como una solución potencial: los plásticos de origen biológico, a menudo llamados bioplásticos. Estos están hechos de recursos renovables como plantas, aceites vegetales o derivados de la madera en lugar de petróleo. La esperanza es que, debido a que provienen de la naturaleza, sean más seguros para el medio ambiente y quizás se degraden más fácilmente. Sin embargo, el hecho de que un material derive de una fuente natural no significa automáticamente que sea inofensivo una vez que entra en el agua. Cuando estos bioplásticos se degradan, también pueden convertirse en partículas diminutas, potencialmente invisibles al ojo humano pero lo suficientemente grandes como para ser ingeridas por la vida microscópica y filtradas por los moluscos. La pregunta crítica sigue siendo: si estas partículas de origen biológico terminan en nuestras vías fluviales, ¿se comportan como sus primas de combustibles fósiles, o son verdaderamente inertes y seguras?

Un equipo de investigadores se propuso responder a esta pregunta probando una biblioteca de cinco tipos diferentes de nanoplásticos de origen biológico en organismos acuáticos vivos. Eligieron observar dos tipos de vida muy diferentes que forman la base de la red trófica: algas unicelulares diminutas y almejas de agua dulce. Las algas, que actúan como los productores primarios en los ecosistemas acuáticos, fueron expuestas a las partículas para ver si su crecimiento se veía estancado. Las almejas, que son filtradores que bombean constantemente agua a través de sus cuerpos para capturar alimento, fueron analizadas para ver si las partículas interferían con su capacidad de comer y cómo reaccionaban sus células internas. Los investigadores utilizaron cinco tipos específicos de polímeros de origen biológico: algunos ya están en el mercado, como el ácido poliláctico (PLA) y la poliamida 11 (PA11), mientras que otros aún están en desarrollo, incluyendo un polímero hecho de componentes de aceites esenciales y un nuevo tipo de poliuretano. Crearon estas partículas en el laboratorio para que tuvieran aproximadamente el mismo tamaño, asegurando que cualquier diferencia en el efecto se debiera al material en sí y no al tamaño de la partícula.

Los resultados del estudio revelaron que estas partículas de origen biológico están lejos de ser inertes. Cuando las algas fueron expuestas a los diferentes tipos de nanoplásticos de origen biológico, su crecimiento se vio inhibido en casi todos los casos. La especie de alga de agua dulce fue la más sensible, mostrando una clara ralentización del crecimiento incluso en concentraciones muy bajas. Entre los cinco materiales probados, el ácido poliláctico y la poliamida 11 fueron los más dañinos para las algas, mientras que un polímero derivado de aceites esenciales fue el menos perjudicial, aunque todavía causó algunos efectos a corto plazo. Curiosamente, los investigadores descubrieron que los efectos más tóxicos ocurrían a menudo en concentraciones más bajas en lugar de en las más altas. Esto sugiere que, en concentraciones muy altas, las partículas podrían agruparse y volverse menos disponibles para los organismos, mientras que en niveles ambientales más bajos y realistas, permanecen dispersas y son más propensas a interactuar con las células.

El impacto en las almejas de agua dulce fue igualmente significativo. Tras una semana de exposición, las almejas expuestas a cualquiera de los cinco nanoplásticos de origen biológico mostraron una disminución marcada en su tasa de filtración, lo que significa que eran menos eficientes al bombear agua y recolectar alimento. Este efecto se observó incluso en concentraciones de tan solo un microgramo por litro, un nivel muy pequeño pero potencialmente relevante para el medio ambiente. Las almejas no simplemente rechazaron las partículas; en su lugar, sus cuerpos entraron en un estado de alerta máxima. Cuando los investigadores examinaron los genes dentro de los tejidos de las almejas, encontraron que la exposición desencadenó una respuesta biológica masiva. Las almejas activaron genes relacionados con la absorción de partículas extrañas, la desintoxicación de sus sistemas y la lucha contra el estrés oxidativo, que es una forma de daño celular. También mostraron signos de activación del sistema inmunológico e incluso el inicio de la muerte celular programada, un proceso mediante el cual el cuerpo sacrifica células dañadas para proteger al organismo completo.

El estudio destacó que diferentes materiales causaron diferentes tipos de estrés. Por ejemplo, el polímero derivado de aceites esenciales y el nuevo poliuretano causaron las reacciones más fuertes en los órganos internos de las almejas en las concentraciones más bajas, mientras que el ácido poliláctico y la poliamida 11 fueron particularmente duros con las algas. Esta variación sugiere que la estructura química del plástico de origen biológico juega un papel importante en su toxicidad, tal como ocurre con los plásticos tradicionales. Los investigadores señalaron que estos efectos ocurrieron rápidamente, en un solo semana, y en concentraciones mucho menores que las utilizadas en muchos estudios previos. Esto indica que el peligro potencial de estos materiales podría haber sido subestimado si los investigadores solo observaran concentraciones altas o periodos de tiempo cortos.

En última instancia, los hallazgos desafían la suposición de que los plásticos de origen biológico son una alternativa inofensiva a los plásticos tradicionales. Aunque estos materiales están hechos de recursos renovables, el estudio demuestra que, una vez que se descomponen en partículas diminutas en el agua, aún pueden alterar el crecimiento de las algas y la salud de los animales filtradores. Los cuerpos de las almejas reaccionaron como si estuvieran bajo ataque, activando complejos mecanismos de defensa que podrían agotar su energía y afectar su supervivencia a largo plazo. Los investigadores concluyeron que, si bien estos plásticos de origen biológico podrían degradarse más rápido que los plásticos de combustibles fósiles, su impacto inicial en la vida acuática es real y significativo. A medida que crece la producción de estos materiales, comprender sus riesgos específicos es esencial. El estudio sugiere que cambiar simplemente a materiales de base biológica no es una solución mágica; en su lugar, estos nuevos materiales deben ser diseñados y evaluados con el mismo cuidado y escrutinio que cualquier otra sustancia que entra en nuestro entorno, asegurando que la solución a un problema no cree otro.