Los microplásticos se encuentran entre los contaminantes emergentes más recientes que atraen la atención de científicos, reguladores e industria de tratamiento de agua. Recientemente, fueron agregados a la Lista de Candidatos de Contaminantes de la EPA de EE.UU., un paso importante en la evaluación de si deberían considerarse para futuras regulaciones bajo la Ley de Agua Potable Segura.

Antes de que se puedan desarrollar regulaciones significativas, sin embargo, varios desafíos deben abordarse. Uno de los primeros es definir qué constituye un microplástico, ya que estas partículas abarcan una amplia variedad de polímeros con diferentes tamaños, formas y propiedades químicas. Igualmente importante es el desarrollo de métodos analíticos estandarizados para medir con precisión su presencia en el agua potable. Sin protocolos de prueba consistentes, es difícil comparar resultados entre estudios, evaluar el alcance de la contaminación o evaluar riesgos potenciales para la salud humana.

Origen

Los microplásticos se dividen en plásticos primarios y secundarios. Los primarios incluyen plásticos que ya son pequeños en tamaño, como microesferas utilizadas en algunos productos de cuidado personal como exfoliantes corporales o pasta de dientes, o purpurina plástica o pellets, que son pellets de plástico más pequeños utilizados para fabricar productos plásticos. Los plásticos secundarios son aquellos que son plásticos más grandes que se descomponen en piezas de plástico más pequeñas a través de fotodegradación, abrasión mecánica, meteorización y actividad biológica.

Clasificaciones

Hay varias características de los microplásticos que ayudan a clasificarlos, incluyendo tamaño, tipo de polímero, forma, color, carga superficial, flotabilidad y reacción a cosas incluyendo calor y otros contaminantes. Estas distinciones son importantes porque determinan cómo se comportan los microplásticos en el ambiente, cómo se miden, los impactos potenciales en la salud y finalmente cómo pueden ser removidos utilizando tecnologías de tratamiento de agua.

Tamaño

El término microplásticos parece implicar que son solo pequeños pedazos de plástico, pero se dividen en varios tamaños diferentes. El tamaño es una distinción importante para los microplásticos ya que influye mucho en cómo los microplásticos pueden ser removidos del agua potable. A continuación se presenta un gráfico simple que describe el tamaño así como las técnicas de tratamiento recomendadas.

Tipo de Polímero

Quizás la característica más importante de un microplástico es el tipo de polímero del cual está hecho. La composición del polímero influye en cómo se comporta un microplástico en el ambiente, interactúa con otros contaminantes, afecta el desempeño del tratamiento e influye potencialmente en sus impactos en la salud.

Cada polímero tiene propiedades físicas y químicas únicas que determinan su destino ambiental. Una de las más importantes es la densidad. Los polímeros de baja densidad como el polietileno (PE) y polipropileno (PP) son menos densos que el agua y tienden a flotar o permanecer suspendidos, permitiéndoles viajar largas distancias en ríos, lagos y océanos. En contraste, los polímeros más densos como el cloruro de polivinilo (PVC) y tereftalato de polietileno (PET) tienen más probabilidad de hundirse y acumularse en sedimentos.

La química superficial también juega un papel significativo. Muchos plásticos comunes son hidrofóbicos, lo que significa que repelen el agua y adsorben compuestos orgánicos hidrofóbicos. Como resultado, los microplásticos pueden actuar como transportadores de contaminantes como pesticidas, hidrocarburos y ciertos contaminantes orgánicos persistentes. Dependiendo de su carga superficial y grado de meteorización, también pueden adsorber metales u otros contaminantes inorgánicos del ambiente circundante.

Además del polímero en sí, muchos plásticos contienen aditivos químicos que mejoran el desempeño durante la fabricación. Estos pueden incluir plastificantes, retardantes de fuego, estabilizadores, pigmentos, antioxidantes y ayudas de procesamiento. Algunos productos también pueden contener compuestos fluorados u otros aditivos especializados. A medida que los plásticos envejecen y se degradan, algunos de estos químicos pueden filtrarse al ambiente, creando preocupaciones adicionales más allá de las partículas de plástico en sí.

El tipo de polímero también influye en la rapidez con que se degrada un material. La exposición a la luz solar, calor, oxígeno, abrasión mecánica y actividad biológica fragmentan gradualmente plásticos más grandes en partículas progresivamente más pequeñas. Sin embargo, las tasas de degradación varían considerablemente entre polímeros. Mientras que PE y PP pueden persistir durante décadas, materiales más duraderos como PVC pueden permanecer en el ambiente durante muchas décadas o incluso siglos.

Desde una perspectiva de tratamiento de agua, el tipo de polímero es una consideración importante porque influye en la eficiencia de remoción. La densidad, forma de partícula y características superficiales afectan cómo responden los microplásticos a los procesos de tratamiento. Las partículas más densas pueden sedimentarse más fácilmente durante coagulación y sedimentación, mientras que las partículas de baja densidad y fibras sintéticas tienen más probabilidad de permanecer suspendidas, a menudo requiriendo filtración más fina o tecnologías de membrana para una remoción efectiva.

Comprender la composición del polímero proporciona información valiosa sobre la probable fuente de contaminación, su comportamiento ambiental y las tecnologías de tratamiento más probables para reducir su presencia en el agua potable.

Exposición

La exposición a microplásticos ocurre todos los días en el agua que bebemos, alimentos que comemos, aire que respiramos y los numerosos productos de consumo hechos con plásticos.

El agua potable ha sido identificada como una vía importante de exposición y los microplásticos han sido detectados en agua municipal, agua de pozos privados, agua embotellada, agua subterránea y agua superficial. Algunas de las mayores fuentes de microplásticos incluyen residuos plásticos degradados, partículas del desgaste de llantas, descomposición de tuberías de distribución de plástico y componentes de plomería, y aguas residuales de lavandería, que es uno de los mayores contribuyentes.

Los microplásticos también pueden encontrarse en nuestro suministro de alimentos, de vegetales y frutas que se contaminan durante el crecimiento o en carne que contiene plásticos del agua y su propio suministro de alimentos. También debemos considerar que gran parte de nuestros alimentos se almacenan en plástico y calentar alimentos en microondas en contenedores de plástico produce los niveles más altos de plásticos en nuestros alimentos.

La inhalación es otra fuente, por lo que el aire que respiramos contiene microplásticos, específicamente en interiores. El polvo en nuestros hogares contiene altos niveles de microplásticos y cuando desempolvamos o pasamos la aspiradora, las partículas se liberan al aire donde son inhaladas.

Finalmente hay algunos estudios que examinan la adsorción de microplásticos en la piel, que puede ocurrir bajo circunstancias específicas como cuando la piel está inflamada y los microplásticos se aplican directamente como con algunos cosméticos.

Pruebas

Las pruebas son críticas al evaluar microplásticos o cualquier otro contaminante porque nos ayudan a determinar qué tan grande es el problema que presenta, especialmente en nuestro agua potable. Las pruebas de microplásticos presentan varios desafíos, porque hay numerosos tipos diferentes de polímeros en varias formas y tamaños, por lo que técnicamente no es un solo contaminante a medir. Un método de prueba que puede identificar los tipos de polímeros que componen los microplásticos puede ayudar a identificar la fuente. También conocer la distribución del tamaño de partícula ayuda a determinar el tipo de tratamiento necesario para reducir el contaminante en nuestro ambiente.

La parte más difícil sobre las pruebas de microplásticos actualmente es que no hay un método estandarizado que sea ampliamente aceptado en todo el mundo como lo hay para contaminantes como plomo o nitratos. Actualmente los laboratorios típicamente utilizan los siguientes métodos: microscopía FTIR, microscopía Raman, Pirólisis-GC/MS, microscopía de fluorescencia y microscopía óptica. El problema con estos diversos métodos es que no están midiendo exactamente lo mismo, lo que hace que las comparaciones sean difíciles. Además, el método también dictará el nivel de detección que se puede lograr, por lo que mientras un método puede detectar hasta 300 µm otro puede probar hasta 50 µm, nuevamente haciendo la comparación difícil.

A continuación se presentan los métodos más comunes utilizados en el análisis de muestras para partículas de microplástico:

Microscopía FTIR: Determina la composición química identificando así el tipo de polímero pero puede perder partículas más pequeñas. Este método es muy lento y requiere mucho trabajo.

Microscopía Raman: También identifica el tipo de polímero y funciona bien en tamaños de partículas más pequeñas pero también puede ser lento. Hay algunas interferencias con materiales biológicos que pueden estar presentes y a veces el láser utilizado en este análisis puede alterar las partículas.

Pirólisis-GC/MS: Mide la masa total de cada polímero presente. Identifica y cuantifica el tipo de polímero basado en sus productos característicos de descomposición térmica pero no proporciona información sobre el tamaño de partícula, forma o conteo de partículas.

Microscopía de fluorescencia: Utiliza un tinte para detectar y contar microplásticos sospechosos, pero no puede identificar el tipo de polímero y se usa comúnmente como un método de detección.

Microscopía óptica: Es un método visual en el cual una muestra se examina bajo un microscopio para determinar el número, tamaño y forma de partículas de microplástico sospechosas. Este método tampoco identifica el tipo de polímero y se usa en muestras de detección.

Tratamiento

Mientras la investigación continúa, muchos procesos convencionales de tratamiento de agua ya remueven una porción significativa de partículas de microplástico más grandes. La coagulación, floculación, sedimentación y filtración de medios granulares son efectivas para partículas más grandes, mientras que la ultrafiltración y tecnologías de membrana son más adecuadas para partículas más pequeñas. Incluso filtros de sedimento simples pueden contribuir a la reducción de microplásticos capturando físicamente muchas de las partículas más grandes.

Dependiendo de su clasificación de micrón, los filtros de sedimento de cartucho pueden servir como una barrera inicial económica, reduciendo el número de microplásticos más grandes que ingresan al equipo de tratamiento aguas abajo. De manera similar, los filtros de bloque de carbón, que típicamente tienen clasificaciones de poro de 0.5 a 5 micrones, pueden remover muchas partículas de microplástico más grandes a través de filtración física mientras simultáneamente reducen cloro, sabor, olor y ciertos contaminantes orgánicos. Sin embargo, ni los filtros de sedimento ni los filtros de bloque de carbón están diseñados para remover los microplásticos más pequeños o nanoplásticos.

La ósmosis inversa actualmente proporciona las eficiencias de remoción más altas porque el tamaño de poro de su membrana es sustancialmente más pequeño que incluso los microplásticos más pequeños. El carbón activado en forma granular generalmente no se considera una tecnología de remoción primaria para microplásticos, aunque puede capturar partículas más grandes a través de filtración física. A medida que los métodos analíticos mejoran y las distribuciones de tamaño de partícula se entienden mejor, las tecnologías de tratamiento continuarán evolucionando para abordar microplásticos y nanoplásticos más pequeños.

Los microplásticos representan una de las nuevas fronteras en investigación de agua potable. Aunque muchas preguntas permanecen respecto a su ocurrencia, efectos en la salud y regulación, la industria de tratamiento de agua ya está desarrollando tecnologías capaces de reducir su presencia en el agua potable. Antes de que se puedan establecer regulaciones significativas, métodos analíticos estandarizados deben ser desarrollados para asegurar que los datos sean precisos, reproducibles y comparables entre laboratorios. A medida que la investigación avanza y el monitoreo se expande, los profesionales de tratamiento de agua jugarán un papel crítico en ayudar a los consumidores a entender este contaminante emergente y seleccionar tecnologías que efectivamente reduzcan la exposición.

Acerca del Autor

Marianne R. Metzger actualmente dirige la División de Servicios de Laboratorio en ResinTech Inc. Además de su trabajo en ResinTech, también se desempeña como directora ejecutiva de la Asociación de Calidad del Agua del Este, donde asiste a la junta directiva en el desarrollo de membresía a través de educación.