Visitamos el laboratorio de la bióloga María Neftalí Rojas, doctora en Ingeniería Ambiental, que busca aminorar el impacto ambiental del ser humano en el planeta con sus investigaciones para degradar el plástico con hongos y larvas, y la fabricación de ecoladrillos

María Neftalí Rojas, una destacada bióloga mexicana, maestra en Recursos Acuáticos y doctora en Ingeniería Ambiental, se ha comprometido en la tarea de reducir el impacto ambiental causado por la actividad humana en nuestro planeta. Su trabajo de investigación se centra en soluciones innovadoras: la degradación del plástico mediante hongos y larvas, y la fabricación de ecoladrillos, a partir de residuos de construcción y plástico, como llantas o bolsas.

La producción y el consumo excesivos de plásticos, que son altamente duraderos y difíciles de descomponer, han llevado a la acumulación masiva de residuos plásticos en todo el mundo. Cada año se producen en el mundo más de 400 millones de toneladas de este material. La mitad se destina a un solo uso, menos del 10% se recicla y gran parte del desechado contamina lagos, ríos y mares. Una buena parte de los 8,300 millones de toneladas de plástico que los humanos han fabricado desde que aprendieron a hacerlo ha acabado en los océanos. Se conoce cuántas toneladas de estos polímeros se producen al año: 461 millones, en 2020. Pero, se desconoce cuánto plástico termina ardiendo en el vertedero o en los ríos.

En promedio, en el mundo, cada persona usa 6 bolsas de plástico por semana; 24 al mes y 288 al año. Actualmente circulan entre 500 mil millones y un billón de bolsas. El reciclaje de plásticos es una estrategia fundamental para reducir la acumulación de residuos plásticos en vertederos y océanos. Se trata de recolectar, procesar y reutilizar los plásticos en lugar de desecharlos. La otra solución prometedora consiste en la adopción de plásticos biodegradables. Estos materiales se descomponen de manera natural en condiciones específicas, lo que reduce su impacto ambiental.

Usan larvas para identificar plásticos en menor tiempo

La doctora María Neftalí ha decidido desarrollar proyectos en ambos frentes. En el reciclaje, con ecoladrillos, y en la evaluación de plásticos biodegrabables. En el caso de los plásticos, comenzó en 2018, con la empresa BioElements, que produce productos que se descomponen gracias a la acción de agentes biológicos como animales, hongos y bacterias. “Ya llevamos más de una docena de proyectos identificando bolsas: si son tóxicas, biológicas, biodegradables o compostables; también evaluamos su descomposición a través de hongos filamentosos, como el penicillium, o las larvas, que son técnicas de punta, que nos dan resultados en días y no en meses, como normalmente ocurre”, dice María Neftalí Rojas, en entrevista con WIRED en Español.

Un avance destacado en su investigación es el uso de dos especies de larvas de coleópteros de la familia Tenebrionidae para identificar de manera eficaz los plásticos biodegradables y compostables en un tiempo significativamente más corto que los métodos convencionales. Este enfoque ha llevado a la solicitud de una patente para su innovador método. María Neftalí Rojas subraya la necesidad de desarrollar métodos más eficientes que cumplan con los criterios establecidos por la normativa, pero que también ofrezcan resultados más rápidos para determinar si un bioplástico es compostable o biodegradable. “No existe una prueba que confirme 100% la biodegradabilidad, y las que hay no se pueden considerar rápidas, ya que se tardan más de un año”, explicó la científica.

Las larvas utilizadas en su investigación, conocidas como gorgojos, habían sido estudiadas previamente en relación con el unicel. Sin embargo, después de dos años de investigaciones, se demostró que estas larvas son altamente efectivas en la descomposición de plásticos, un avance que, hasta el momento, no se había reportado en el estudio de bolsas y con los métodos y resultados obtenidos por el equipo de la Doctora Rojas. Además, se empleó el hongo Pestalotiopsis sp -comprado en el extranjero que también se había usado para unicel y con el cual se logró degradar las bolsas plásticas. Pero no sólo eso, en la investigación también se descubrió un nuevo hongo, de una cepa particular, que también se alimenta de ese material biodegradable; ese organismo se desarrolla fácilmente en las condiciones de temperatura y clima de nuestro país.

“Para aquellos involucrados en la venta de estas bolsas, las investigaciones de larga duración no son siempre la opción más conveniente”, señala Rojas. “Por lo tanto, estamos explorando alternativas más rápidas, como el uso de ciertos animales para evaluar la biodegradación, o la observación de la germinación de semillas. Estos métodos nos permiten obtener resultados similares en un plazo más corto, aproximadamente en 15 días para la germinación de una semilla y alrededor de dos meses para determinar si los gorgojos pueden consumir la bolsa sin sufrir daños”, añade.

La normativa mexicana establece que las bolsas deben cumplir con el criterio de ser biodegradables o compostables, pero demostrar que cumplen con estas características no es un proceso sencillo. La distinción principal entre ambas radica en que las bolsas biodegradables incorporan aditivos, mientras que las compostables están compuestas por una resina específica. “Para obtener la certificación correspondiente, las bolsas biodegradables deben demostrar su capacidad de descomposición en condiciones naturales, su velocidad de desintegración, su impacto eco tóxico y su contenido de metales pesados. Esto es esencial para garantizar que estos productos cumplan con los estándares ambientales necesarios”, explica Rojas.

Cuando una bolsa está fabricada con hidrocarburos y no es biodegradable, el hongo no tiene ningún efecto sobre ella. Sin embargo, en el caso de las bolsas biodegradables, el hongo es capaz de descomponerlas en cuestión de días. No obstante, se presenta un desafío importante, ya que después de 11 días, la vida del hongo comienza a disminuir. La degradación es un proceso gradual que puede ser influenciado por varios fenómenos simultáneos. Su velocidad varía según el material y su entorno, y no existe una escala universal para evaluarla.

La doctora Rojas enfatizó que, además de llevar a cabo trabajos de campo en lugares como Acapulco e Isla Mujeres, se están realizando experimentos en el laboratorio del Instituto de Ingeniería para simular las condiciones marinas. Esto es fundamental para evaluar cómo se descomponen, o no, los diferentes tipos de bolsas en los océanos y mares. Los resultados de estas investigaciones se esperan obtener a mediano plazo.

Además de la descomposición, María Neftalí adelantó que está explorando la posibilidad de obtener aceite a partir de las bolsas. Algunas plantas industriales pueden aprovechar este material como fuente de energía o materia prima para sus procesos. Por ejemplo, podrían ser llevadas a instalaciones cementeras donde se utilizarían en la producción sin generar residuos adicionales. Esta estrategia de acopio y reutilización podría representar una solución efectiva y sostenible para el manejo de las bolsas plásticas.

Rojas ha colaborado estrechamente con el Instituto de Química y el Instituto de Materiales, trabajando en una serie de pruebas de caracterización de bolsas plásticas. Estas pruebas incluyen un análisis exhaustivo de la composición de las bolsas y experimentos de intemperismo acelerado. El intemperismo acelerado se lleva a cabo en una cámara especialmente diseñada que simula condiciones ambientales extremas, incluyendo humedad y luz ultravioleta.

Posteriormente, se evalúa el estado de las bolsas después de un mes de exposición a estas condiciones medioambientales. Además, se realizan pruebas adicionales en las que se entierran las bolsas en compostas, tiraderos a cielo abierto y rellenos sanitarios para evaluar su degradación en entornos diversos. Estas pruebas son especialmente relevantes para cumplir con la normativa local, pero es importante destacar que pueden requerir un período de estudio de hasta un año debido a la naturaleza gradual de la degradación de estos materiales.

La fabricación de ecoladrillos hechos con plásticos y residuos de construcción

“Hemos logrado hacer ladrillos con diferentes mezclas, a los que hemos llamado Recobloques y Bloques AR, ambos incluyen en sus mezclas agregados reciclados (AR), de los cuales incluso estamos por sacar un libro, que se publica este año. También hemos hecho banquetas, jardineras y bancas; también estamos desarrollando un ladrillo Lego, hecho completamente de PET, para condiciones de desastre”, dice María Neftalí Rojas. Estos versátiles bloques pueden ser empleados en diversas aplicaciones, como muros divisorios, bardas, pretiles y parapetos, ofreciendo una solución sostenible y respetuosa con el medio ambiente.

En 2015, solo en México, se generaron 12 millones de toneladas al año de residuos de construcción (RC). La Ciudad de México, por sí sola, contribuyó con 7,000 toneladas al día de RC, sin tomar en cuenta los generados por fenómenos naturales. Lo que es aún más preocupante es que, en la actualidad, solamente se logra reciclar una ínfima cantidad de 1,000 toneladas al día. Paralelamente, la demanda de ladrillos en México asciende a aproximadamente 280 millones de piezas por Estado, lo que conlleva serios problemas ambientales, incluyendo la explotación y el consumo desmedido de bancos de materiales vírgenes. Entre las ventajas adicionales, se destaca la reducción significativa de emisiones, dado que estos ladrillos no necesitan ser cocidos, lo que contribuye a la mitigación del impacto ambiental.

Una colaboración entre México y Chile para impulsar proyectos innovadores

Se ha establecido un acuerdo de colaboración entre la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y la Universidad de Aconcagua en Chile, con la participación del Ingeniero Constructor Luciano Montiel Reyes. Este acuerdo tiene como finalidad impulsar proyectos innovadores, algunos de los cuales podrían ser patentados, como el diseño y construcción de un prototipo de un Sistema de Bloques Trabables o “Plug and Play.”

Este sistema se desarrolla utilizando residuos de construcción y plásticos con el propósito de crear una estructura monolítica aplicable en la industria de la edificación. El objetivo principal es lograr un diseño vanguardista sin necesidad de aglomerantes. Esto permitirá abordar de manera sostenible las necesidades de autoconstrucción y la industria de la edificación en México y Chile, contribuyendo así al desarrollo de soluciones sustentables en ambos países. El segundo enfoque de la investigación se centra en el diseño, específicamente en la generación de planos para la fabricación de máquinas moldeadoras de ladrillos. En este contexto, en 2015 María Neftalí presentó una segunda solicitud de patente relacionada con una máquina moldeadora de ladrillos que se construyó utilizando materiales provenientes de residuos de la construcción.

Ahora, han avanzado en el desarrollo de una ladrillera multifuncional que emplea materiales más robustos y convencionales. Este proyecto cuenta con el respaldo del Ingeniero David Santoyo del Laboratorio de Diseño Mecánico y Manufactura Avanzada del Instituto de Ingeniería, lo que nos permite avanzar hacia la creación de maquinaria de última generación para la producción de ladrillos de alta calidad. En México, más de 17,000 productores artesanales emplean aproximadamente 8,000 hornos rudimentarios de baja eficiencia para cocer ladrillos de arcilla. Estos hornos carecen de sistemas de control de emisiones, lo que da como resultado la liberación de gases peligrosos y un impacto significativo en el medio ambiente. Además, el proceso de cocción en estos hornos puede llevar varios días, como se informa en un estudio del INECC en 2018.

Esta preocupante situación ha impulsado la necesidad de implementar tecnologías más avanzadas y respetuosas con el medio ambiente. Una solución prometedora es aprovechar la radiación solar para acelerar la eliminación del contenido de agua presente en los ladrillos. Este enfoque no solo reduciría drásticamente las emisiones perjudiciales a la atmósfera asociadas con los hornos tradicionales utilizados en la industria ladrillera, sino que también mejoraría la calidad de vida de los trabajadores y las comunidades circundantes, especialmente en áreas con una alta concentración de ladrilleras.

Como resultado de este esfuerzo, se ha diseñado, construido y puesto en funcionamiento un desecador solar de tres generaciones a pequeña escala, diseñado para adobes, ladrillos y bloques. Para llevar a cabo este proyecto, se estableció una colaboración con el Mtro. Felipe Muñoz Gutiérrez del Instituto de Ingeniería y la Universidad de Cottbus en Alemania. Esta cooperación internacional incluyó un intercambio académico en el que el estudiante Sathya Rajan Karuppasamy Vasurajan, del programa de Maestría en Gestión Ambiental y de Recursos de la BTU, realizó su tesis sobre el “Uso de materiales de construcción a partir de residuos”.

La educación es un elemento esencial en la lucha por encontrar soluciones efectivas para reducir la contaminación plástica y preservar nuestro planeta. La Dra. María Neftalí Rojas subraya la importancia de esta concienciación y educación al afirmar: “Nuestra meta es sensibilizar a personas de todas las edades, desde los más jóvenes, hasta aquellos que cursan estudios de posgrado. Queremos preparar a las generaciones futuras para que se conviertan en parte activa de la solución a los problemas de contaminación del agua, residuos y calidad del aire. La tarea es inmensa, pero cada proyecto que llevamos a cabo nos brinda nuevas satisfacciones y nos impulsa a seguir adelante en nuestra misión”.

Fuente: es.wired.com