Detección y caracterización de microplásticos: Preocupación emergente en el ciclo integral del agua

Los microplásticos son pequeñas partículas de material plástico de tamaño inferior a 5 mm que ya se encuentran en la totalidad del medio ambiente, incrementándose cada vez más las cantidades que se vierten a los océanos, lo que ha generado gran preocupación científica y social en los últimos años, despertando el interés por conocer el impacto que estas partículas pueden tener en la salud y el medio ambiente. En la actualidad no existe un método estandarizado para el análisis de microplásticos, con lo que cada laboratorio utiliza una técnica diferente, que van desde las técnicas espectroscópicas como Espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) o espectroscopia Raman hasta las técnicas cromatográficas como la pirólisis acoplada a cromatografía de gases-masas (Pyr-CG-MS) o la termoextracción-desorción acoplada a cromatografía de gases-masas (TED-CG-MS). Todas estas técnicas han probado ser útiles para la detección e identificación de microplásticos, cada una de ellas con sus ventajas y desventajas, pero es necesario optimizarlas y encontrar un método más eficiente, robusto y a la vez que sea rápido y económico para que pueda estar al alcance desde el laboratorio más avanzado hasta el más modesto y que se puedan comparar los estudios realizados por los diferentes grupos. Se han estudiado y optimizado algunas de estas técnicas, como es la Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC), donde se ha conseguido cuantificar, no solo los microplásticos formados por polímeros semicristalinos, sino también los constituidos por polímeros amorfos utilizando su temperatura de transición vítrea. Por otro lado, las técnicas cromatográficas son muy útiles en el análisis, tanto cualitativo como cuantitativo, de microplásticos, ya que se trata de técnicas muy robustas que proporcionan cromatogramas que pueden considerarse huellas dactilares de los compuestos que se analizan, no presentando interferencias entre los diferentes polímeros y siendo técnicas mucho más selectivas que el DSC. En esta Tesis Doctoral se ha escogido la TED-CG-MS como técnica cromatográfica, ya que, al presentar la fase de termoextracción, por un lado podemos escoger el tipo y características de los compuestos que se quiere retener seleccionando el sorbente adecuado, y por otro lado, los compuestos más pesados, bien por formar parte de la composición de los microplásticos o por estar presentes en la matriz de la muestra, no se introducen en la columna cromatográfica, evitando muchos de los interferentes y abaratando el coste de mantenimiento de los equipos. Tradicionalmente, en esta técnica se utilizan equipos de Análisis Termogravimétrico (TGA) en la fase de termoextracción. Estos equipos presentan el inconveniente de utilizar pocillos muy pequeños donde alojar la muestra, con lo que solo se puede analizar una porción del filtro. Esto puede acarrear diferentes problemas, entre los que destaca la pérdida de masa o la contaminación debida a la manipulación del filtro. También se debe tener en cuenta que los microplásticos son partículas sólidas que se encuentran suspendidas en el medio, con lo que al filtrar la muestras éstas quedan distribuidas de manera heterogénea en la superficie del filtro, por lo que los resultados van a depender mucho de la porción de filtro que se analice. Como parte de la optimización de la técnica se ha utilizado un horno tubular para pirolizar el filtro completo, evitando la manipulación y los problemas derivados de la heterogeneidad de la muestra, además de que al pirolizar una mayor masa de muestra esta será mucho más representativa, consiguiendo señales cromatográficas más intensas, con lo que se pueden disminuir los límites de cuantificación. Otro aspecto a optimizar de esta técnica es el sorbente con el que atrapar los compuestos de termodescomposición, pues de las características que posea este sorbente va a depender los compuestos que posteriormente se podrán analizar mediante cromatografía. En la presente Tesis Doctoral se estudiaron materiales de carbón como alternativa al polidimetilsiloxano (PDMS) tradicional, constatando que estos carbones presentan una mayor capacidad de adsorción y la posibilidad de retención de los compuestos clorados provenientes de la descomposición del policloruro de vinilo (PVC). Otro aspecto muy importante en el análisis de microplásticos es la presencia de otros contaminantes que pueden interferir en los resultados cuando las muestras presentan una matriz compleja, por lo que deben eliminarse en la medida de lo posible. Tras comparar varias metodologías y concentraciones, utilizar una oxidación con H2O2 al 30 % en proporción 1:20 ha resultado ser la estrategia óptima para eliminar la materia orgánica presente, así como se aconseja realizar una hidrólisis enzimática con celulasa en las muestras de entrada a las plantas depuradoras para eliminar la gran cantidad de celulosa presente que dificulta la filtración de las muestras acuosas. Para probar la eficacia de todos estos métodos y técnicas en muestras reales se realizaron muestreos en diferentes plantas de tratamiento de aguas dentro del Grupo Veolia, abarcando diferentes matrices, desde agua potable, marina, desalada e incluso residual. Como resultado de esta Tesis se ha conseguido optimizar y validar una metodología para el análisis de microplásticos en muestras de agua, obteniéndose en Labaqua la acreditación por parte de la Entidad Nacional de Acreditación en España (ENAC) bajo el sistema de calidad ISO 17025, con número de acreditación de Labaqua 109/LE285, para el análisis cualitativo de microplásticos en muestras de agua potable, marina y continental. Esta metodología se ha introducido en la cartera de productos de Labaqua, S.A