Microorganismos y plásticos

El acolchado (mulching, en inglés) es un procedimiento habitual en agricultura y jardinería que implica la colocación de filmes de plástico sobre los plantones de muchas especies (fresas en la foto que ilustra en la entrada). Cuando van creciendo las plantas pueden salir al exterior a través de ciertos agujeros practicados en el filme, pero este sigue protegiendo el suelo que las sustenta. Ello permite no solo mejorar el proceso de crecimiento de las plantas, sino también reducir el consumo de agua, herbicidas y fertilizantes, previniendo, así mismo, la erosión del suelo de las posibles acciones meteorológicas. La implantación del acolchado ha ido creciendo en las últimas décadas y el mercado global de plásticos destinados a estos fines se estima en unos dos millones de toneladas anuales (que, dado lo ligeros que son estos filmes, es mucho plástico).

Pero cualquier procedimiento ventajoso en cualquier ámbito tiene, irremediablemente, sus inconvenientes. En el caso del acolchado, el plástico empleado tradicionalmente ha sido polietileno (el mismo que el de las denostadas bolsas de basura). Por acción del calor y de la radiación UV del sol, ese polietileno se va degradando, se vuelve menos flexible y más quebradizo, lo que hace que se vaya rompiendo mecánicamente, generando trozos muy pequeños del material (los hoy ya también impopulares microplásticos) que van poblando el suelo, lo que tiene impactos negativos en la productividad del mismo, acarreando, así mismo, otros problemas de tipo ecológico. La solución, aunque por ahora más cara, es el uso de acolchados a base de materiales plásticos que se biodegraden en el suelo. Lo que quiere decir, como ya expliqué en otro sitio, que los microorganismos existentes en el suelo utilicen y consuman ese material rico en carbono que son los plásticos. Todo ello a través de un complejo proceso en el que, tras colonizar superficialmente el material, segregan enzimas que rompen los enlaces de las largas cadenas de átomos que son los plásticos y, finalmente, utilizan esos trozos más pequeños para dos objetivos: incorporar carbono a su estructura biológica y obtener energía, en este caso a base de oxidar ese carbono a CO2 (para lo que, obviamente, necesitan oxígeno, que toman del aire).

En una entrada anterior ya os hablé de un material plástico muy interesante que BASF lleva tratando de introducir en el mercado bajo el nombre comercial de Ecoflex desde hace un cuarto de siglo y de los muchos problemas que se ha encontrado en la implantación del mismo, merced a diversos problemas más o menos técnicos. En Gipuzkoa (y en otros lugares), y aunque la gente no lo sepa, su uso está relativamente extendido por cuanto que las bolsas que se suministran a los ciudadanos comprometidos en la recogida de basura orgánica, la que va al quinto contenedor, están confeccionadas con ese material. Técnicamente es un copoliéster al azar, en el que se combinan unidades de butilen adipato y butilen tereftalato. Cuando a veces he contado cosas de este plástico a los amigos, se suelen sorprender de que se trate de un material obtenido a partir de materias primas derivadas exclusivamente del petróleo, algo que no le impide, sin embargo, el ser absolutamente compostable, y por tanto biodegradable, en una escala de tiempos que otros, vendidos como plásticos "bio", no cumplen.

Uno de los ámbitos en los que este material plástico se va haciendo poco a poco un lugar es, precisamente, en el del acolchado en agricultura y jardinería. Y, por ello, BASF sigue investigando en las condiciones ideales para su biodegradación, en el estudio de los mecanismos de la misma y en la demostración de que su material es realmente consumido (comido) por los microorganismos del suelo. La cosa no es obvia porque, por el momento , no era fácil distinguir en un suelo, el carbono proveniente de un plástico degradado por la acción de microorganismos del carbono que, naturalmente, se encuentra en el citado suelo. Hasta ahora, las argucias para demostrar que el plástico estaba siendo consumido por los microorganismos eran procedimientos indirectos y se basaban, fundamentalmente, en seguir la pérdida de peso del filme y comprobar la degradación química del mismo mediante procedimientos analíticos convencionales (aparición de nuevos grupos funcionales, disminución del peso molecular, etc.).

Pero este lunes, gracias a un artículo de mi admirada Carmen Drahl en la sección Science Concentrates del Chemical Engineering News, me he enterado de que un grupo de investigadores suizos y austriacos (*) han conseguido demostrar que los microorganismos del suelo se comen, literalmente, al Ecoflex de BASF. Para ello, la empresa les ha suministrado un Ecoflex un tanto peculiar, en el que algunos de los átomos de carbono que constituyen las cadenas del plástico han sido marcadas con el isótopo carbono-13 en diversas posiciones. Utilizando sofisticadas técnicas como la denominada NanoSIMS (Nano Secondary Ion Mass Spectrometry), en cuyos detalles no entraré, han sido capaces de demostrar que el carbono-13 originalmente contenido en los filmes sujetos a las condiciones del suelo ha sido, por un lado, incorporado a la biomasa de los microorganismos y, por otro, utilizado por ellos para oxidarlo a CO2 y obtener energía. Y que, a la hora de hacer esto último, los microorganismos prefieren algunos carbonos de la cadena más que otros, aunque eso depende mucho de las condiciones en las que se lleven a cabo los procesos de incubación (preparación previa de los suelos antes de someter los filmes a ellos). Una exquisitez fascinante la de estos bichos (con perdón), sobre la que los investigadores han realizado algunas hipótesis pero que, por el momento, no pasan de eso.

(*) M.T. Zumstein y otros, Science Advances  25 Jul 2018: Vol. 4, no. 7, eaas9024. DOI: 10.1126/sciadv.aas9024.