Los científicos han observado microplásticos, pequeños trozos de plástico de hasta 5 milímetros, en algunos de los entornos más antiguos de la Tierra, desde las profundidades de la nieve del Monte Everest hasta las nubes montañosas de China y Japón. Se han detectado microplásticos en cerebros humanos, estómagos de tortugas marinas y raíces de plantas. Ahora, una nueva investigación dirigida por científicos de Penn State muestra que los microplásticos en el medio ambiente pueden afectar el tiempo y el clima.
El estudio, publicado en la revista Ciencia y Tecnología Ambiental: aire, demostró que los microplásticos actúan como partículas nucleadoras de hielo, aerosoles microscópicos que facilitan la formación de cristales de hielo en las nubes.
Esto significa que los microplásticos podrían afectar los patrones de lluvia, el pronóstico del tiempo, los modelos climáticos e incluso la seguridad de la aviación a través de la forma en que los cristales de hielo atmosféricos forman nubes, explicó Mary Friedman, profesora de química de Penn State y autora principal del artículo.
“Durante las últimas dos décadas de investigación sobre microplásticos, los científicos han descubierto que están en todas partes, por lo que esta es otra pieza del rompecabezas”, dijo Friedman. “Ahora está claro que necesitamos una mejor comprensión de cómo interactúan con nuestro sistema climático, porque hemos podido demostrar que los microplásticos nublan las nubes. El proceso de formación puede comenzar”.
En un entorno de laboratorio controlado, los investigadores estudiaron la actividad de congelación de cuatro tipos diferentes de microplásticos: polietileno de baja densidad (LDPE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC) y tereftalato de polietileno (PET). El equipo suspendió cuatro tipos de plástico en pequeñas gotas de agua y las enfrió lentamente para observar cómo los microplásticos afectaban la formación de hielo.
Descubrieron que la temperatura promedio a la que se congelaban las gotas era entre 5 y 10 grados más cálida que la de las gotas sin microplásticos. Normalmente, una gota de agua se congela a unos -38 grados Celsius en un ambiente intacto, explicó Heidi Buss, estudiante de posgrado de Penn State y autora principal del artículo. Cualquier tipo de residuo en las gotas de agua, ya sea polvo, bacterias o microplásticos, puede provocar que se forme (o se nucle) hielo alrededor. Esta pequeña estructura es suficiente para provocar que una gota de agua se congele a altas temperaturas.
“En el caso de nuestros microplásticos, el 50 por ciento de las gotas estudiadas estaban congeladas a -22 grados centígrados”, afirma Buss. “Resulta que si introduces algo insoluble, introduces un defecto en esa gota y puede nuclear hielo a temperaturas más cálidas”.
Lo que significa el hallazgo para el tiempo y el clima no está del todo claro, explicó Friedman, pero sugiere que es probable que los microplásticos ya estén teniendo un impacto. Añadió que las nubes de fase mixta, como los cúmulos hinchados, los estratos en forma de manta y las nubes nimbo profundas e inhóspitas, contienen una combinación de agua líquida y congelada. Estas nubes pueden extenderse por toda la atmósfera, incluidas las clásicas nubes en forma de “yunque” que pueden formarse durante las tormentas eléctricas.
“Cuando los patrones del aire son tales que una gota se eleva a la atmósfera y se enfría, los microplásticos pueden afectar los patrones climáticos y formar hielo en las nubes”, dijo Friedman, quien también está asociado con la meteorología y las ciencias ambientales. “En un ambiente contaminado con muchas partículas de aerosol, como los microplásticos, se divide el agua disponible entre muchas partículas de aerosol, formando pequeñas gotas alrededor de cada una de esas partículas. Cuando tienes más gotas, llueve menos, pero solo debido a las gotas, una vez que la lluvia se vuelve lo suficientemente grande, se acumula más agua en la nube antes de que las gotas caigan y, en consecuencia, se vuelvan lo suficientemente grandes. En mi caso, llueve más cuando llueve”.
Friedman explicó que normalmente las nubes enfrían la Tierra al reflejar la radiación solar, pero a ciertas altitudes algunas nubes pueden tener un efecto de calentamiento al ayudar a atrapar la energía emitida por la Tierra. La cantidad de agua líquida versus la cantidad de hielo es importante para determinar en qué medida las nubes tendrán un efecto de calentamiento o enfriamiento. Si los microplásticos están afectando la formación de nubes en fase mixta, dijo Friedman, es probable que también estén afectando el clima, pero su efecto acumulativo es extremadamente difícil de modelar.
“Sabemos que el hecho de que los microplásticos puedan nuclear el hielo tiene efectos de largo alcance, pero todavía no estamos seguros de cuáles son”, dijo Buss. “Podemos pensar en esto en muchos niveles diferentes, no sólo en términos de tormentas más poderosas sino también a través de cambios en la dispersión de la luz, que pueden tener un impacto enorme en nuestro clima”.
Los investigadores también descubrieron que el envejecimiento atmosférico, los procesos fotoquímicos naturales que experimentan las partículas de aerosol con el tiempo, pueden cambiar significativamente la forma en que las partículas interactúan con los gases y vapores de la atmósfera. El equipo simuló el envejecimiento ambiental exponiendo los microplásticos a la luz, el ozono y el ácido para ver si esto cambiaba su capacidad para formar hielo.
Descubrieron que todos los plásticos probados podían formar hielo, pero el envejecimiento generalmente reducía la capacidad de formación de hielo del LDPE, PP y PET. Por el contrario, la capacidad de formación de hielo del PVC aumentó debido a cambios menores en su superficie debido al envejecimiento.
A continuación, el equipo estudiará diferentes tipos de aditivos que comúnmente se agregan a los plásticos, como los plastificantes, para evaluar mejor cómo los plásticos de uso común pueden afectar el medio ambiente de la Tierra.
“Sabemos que todo el ciclo de vida de los artículos de plástico que utilizamos todos los días puede cambiar las propiedades físicas y ópticas de las nubes de la Tierra y, por lo tanto, cambiar de alguna manera el clima. “Sí, pero todavía tenemos mucho que aprender sobre lo que son”. estamos haciendo”, dijo Buss.
Otros autores del artículo son Devka Aryasena y Jessica Oris, estudiantes de posgrado de Penn State. La Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. apoyó la investigación, que fue facilitada por el Laboratorio de Caracterización de Materiales de Penn State.
