Investigación UdeC revela efectos de microplásticos en tamaño de plantas, raíces y frutos

El omnipresente plástico se ha instalado como una de las principales fuentes de contaminación actuales, afectando por igual a ecosistemas marinos y terrestres en todo el mundo.

Calificados como contaminantes emergentes, los residuos a pequeña escala, como los micro y nano plásticos, con tamaños de 5 milímetros y de 0.1 micrómetros, respectivamente, se han transformado en una amenaza para el ambiente y todo tipo de organismos, además de ser un riesgo potencial para la salud humana.

Una investigación de la Facultad de Agronomía de la Universidad de Concepción ha centrado su atención sobre estos compuestos, siguiendo su huella en la agricultura. La idea es ver cómo los plásticos de uso agrícola contaminan los suelos y afectan el desarrollo vegetal, cuenta el académico Mauricio Schoebitz Cid.

El ingeniero agrónomo y Dr. en Ingeniería de Procesos Agroalimentarios lidera el proyecto Fondecyt Regular 1220425 Impacto de los micro y nanoplásticos en los agroecosistemas: respuesta de las propiedades del suelo y el crecimiento de las plantas de fresa como modelo, en desarrollo desde 2022.

De acuerdo a estos estudios, la presencia de microplásticos reduce en un 27% la altura de las plantas de fresa y genera valores más bajos de tallos en comparación con los cultivos de control (sin contaminantes); mientras que las superficies de las raíces son un 20%, 21% y 17% más bajas por efecto de microplásticos (MPs), con nanopartículas de cobre (Cu) y Cu más MPs, respectivamente.

Coberturas plásticas

El cultivo de fresas se caracteriza por el uso de coberturas plásticas (mulch) que permiten controlar el crecimiento de la maleza bajo las plantas, mantener la humedad y evitar el contacto de los frutos con el suelo.

Pero estos mulch, que deben renovarse al menos cada 18 meses, dejan residuos al romperse durante los cambios, por lo que abre el debate sobre la necesidad de nuevas estrategias sostenibles en la agricultura para minimizar la contaminación plástica y proteger los agroecosistemas.

“Con el tiempo, esos trozos de plástico se van degradando, se van fragmentado por la radiación ultravioleta, el uso de maquinarias, procesos físico-químicos y, como no es posible sacarlos, perduran en el tiempo y se convierten en un problema de contaminación de los suelos”, explica el Dr. Schoebitz.

El investigador añade que los microplásticos (MPs) alteran las propiedades físicas de los suelos, como la porosidad, alterando  la capacidad de retención de agua.  También afectan el crecimiento de las plantas, especialmente su sistema radicular, que -como se ha documentado- es una de las vías por la que micro y nanoplásticos pueden ingresar a sus tejidos.

El académico señala como ejemplo el proyecto Fondecyt Regular Evaluación de la exposición de micro(nano)plástico en la fisiología y perfil metabólico de Brassicas, de la Dra. María Dolores López, también de la Facultad de Agronomía, donde se ha observado que la contaminación por MPs afecta negativamente a estas plantas en la síntesis de glucosinolatos, compuestos de interés alimentario que presenta actividad contra algunos tipos de cáncer y problemas inflamatorios.

Los plásticos, por otro lado, tienen una serie de aditivos contaminantes, como los ftalatos, compuestos reconocidos por ser disruptores endocrinos, es decir que alteran la función hormonal tanto en animales como en humanos, y que en los suelos pueden inhibir la actividad enzimática, afectando a las comunidades microbianas.

Asimismo, son una plataforma para otro tipo de contaminantes, ya que absorben agroquímicos y metales trazas.

Los ensayos

La investigación, que considera estudios de suelos de cultivos de fresa de las regiones de Maule, Ñuble y Biobío, ya arroja sus primeros resultados a partir de una serie de ensayos en maceta bajo invernadero con tres tipos de tratamientos contaminantes: con MPs de polietileno, con nanopartículas de cobre (Cu) y con MPs más Cu.

La incorporación del cobre a estos ensayos apunta a demostrar el efecto sinérgico que pueden tener los microplásticos con otro tipo de contaminantes, explica Schoebitz.

Los investigadores han visto que, en general, este tipo de contaminación influye en la altura de las plantas, el diámetro de sus tallos y el tamaño de los frutos.  También afecta la calidad de los suelos, incluyendo alteraciones en su contenido nutricional de y la abundancia de su microbiana.

En los tres tratamientos se observó efectos negativos a nivel de inflorescencias, número total de frutos y su peso, así como en la biomasa aérea total de la planta.

Por otro lado, los ensayos de MPs y Cu arrojan una disminución de un 30% de la actividad de la deshidrogenasa, una enzima indicadora de la actividad biológica del suelo; lo que no ocurrió con la aplicación de los compuestos por separado.

“Es importante señalar que los MPs y contaminantes como los metales traza, pueden presentar una alta afinidad cuando se encuentren juntos en el medio, ya que procesos fisico-químicos como la difusión intrapartícula y la alta superficie específica de los MPs, facilita y potencia este efecto sinérgico de ambos contaminantes”, menciona el estudiante del programa de Doctorado en Ciencias de la Agronomía,  Andrés Pinto.

También se registraron diferencias significativas en otras actividades enzimáticas relacionadas a los ciclos de nutrientes esenciales para las plantas, como los de la fosfatasa ácida y ureasa en los tratamientos con Cu en relación al control y los tratamientos con MPs.

Suelos andisoles

En el marco del proyecto se realizaron experimentos específicos para suelos volcánicos (conocidos como andisoles), muy comunes en la zona centro sur y sur de Chile, usando dos tipos de plástico (poliamida y polietileno de baja densidad) en distintas concentraciones, en un sistema de incubación llamado microcosmos en los que se midieron  parámetros químicos y biológicos.

 Este trabajo ha sido llevado a cabo por la ingeniera ambiental,  integrante del Laboratorio de Microbiología de Suelos y también estudiante del Doctorado, Carla Sobarzo. 

La presencia de microplásticos produce modificaciones en las propiedades químicas del suelo (como el pH y la conductividad eléctrica) y disponibilidad de nutrientes (carbono orgánico, nitrógeno y fósforo), en las sustancias húmicas (del humus), a la vez que altera la actividad enzimática, entre otros efectos, comentó Gustavo Riveros, estudiante de Doctorado del laboratorio de Microbiología de Suelos.

Los estudios de los impactos de microplásticos en ambientes terrestres son aún reducidos en comparación a los realizados en sedimentos, ambientes acuáticos y oceánicos, de modo que este proyecto es un aporte para comprender los potenciales daños de este contaminante en una actividad tan importante como la agrícola.

El Dr. Schoebitz afirma que el desafío es continuar realizando investigaciones en este campo y avanzar a la par en la búsqueda de soluciones a este problema, con el desarrollo de materiales que sustituyan los plásticos de uso agrícola.

“Una solución son los biopolímeros o polímeros biodegradables que no dejan residuos, que no se fragmentan, que se degradan rápidamente en el suelo y no dejan residuos en el suelo. Otra opción son los almidones vegetales que al degradarse son también una fuente de carbono para la microbiota del suelo”, dice el especialista.

A juicio del académico, es necesario repensar las formas de producción agrícola reduciendo el uso de plásticos y promoviendo alternativas que no dañen los suelos ni afecten los cultivos y permitan proyectar un futuro agrícola con una menor carga de partículas plásticas y contaminantes potencialmente asociables a éstas.