Física, química y biología: ciencias aliadas para la degradación del plástico

Física, química y biología: ciencias aliadas para la degradación del plástico

¿Sabía que el plástico es uno de los materiales que más se usa en la actualidad? Imagine que suena su despertador, hecho de polipropileno o polietileno; lo apaga, se levanta y se va para el baño. Allí, limpia su boca con un cepillo de dientes hecho a base de PVC y cerdas de nailon, luego le agrega crema dental que está introducida en un empaque de plástico laminado, para después pasar finos filamentos de teflón diente por diente hasta retirar cualquier exceso. Por último, pero no menos importante, acaba el proceso con un enjuague bucal contenido en una botella PET. ¿Cuántos elementos fabricados con plástico contó en esta rutina?

El plástico, un polímero derivado de la industria petroquímica, ha sido un material sintético usado y alabado por las personas desde su aparición en los años 50 debido a su maleabilidad, versatilidad y resistencia. Sin embargo, su producción masiva ha ocasionado graves problemas ambientales como las montañas de desechos que navegan en los mares de todo el mundo contaminando el agua y causando la muerte masiva de peces debido a la ingesta de restos de esos elementos. Por este motivo, en 2018 el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) aseguró que la presencia de este tipo de residuos en mares y océanos conforma una las seis emergencias ambientales más graves del planeta.

 

“Si la población mundial alcanza los 9.600 millones de personas en 2050, se necesitaría el equivalente de casi tres planetas para proporcionar los recursos naturales precisos para mantener el estilo de vida actual”: Organización de las Naciones Unidas (ONU).

 

Preocupado por esta situación, Luis David Gómez-Méndez, microbiólogo, magíster en Microbiología, doctor en Ciencias Biológicas y líder del semillero Degradación en Polímeros Plásticos Contaminantes de la Pontificia Universidad Javeriana, conversó con Pesquisa Javeriana sobre su tesis doctoral, con la cual le apunta a integrar reacciones físicas, químicas y biológicas como alternativa para reducir el tiempo de degradación de los plásticos, que actualmente se estima va de 100 a 1.000 años.

Pesquisa Javeriana (PJ): ¿Cuál es la propuesta de su tesis doctoral? 

Luis David Gómez (LDG): Sabemos que los plásticos son de difícil biodegradación, pero mi pregunta era qué tratamiento previo se podría hacer para facilitar este proceso natural. En principio sabía que el tratamiento debía ser físico o químico y posteriormente tenía que pasar por una transformación biológica. Por eso decidí usar plasma -el cuarto estado de la materia-, que al ser sometido a descargas eléctricas, se ioniza y cambia las propiedades superficiales de muchos materiales. En este caso, láminas de polietileno de baja densidad (PEBD), un tipo de plástico.

En general, los plásticos son hidrofóbicos, esto significa que repelen el agua; sin embargo, al someterlos al plasma, logré modificar su superficie volviéndolos hidrofílicos para que tuvieran adherencia del agua. Con esto fue posible que los microorganismos, que necesitan ambientes húmedos para crecer y desarrollarse, hallaran una superficie húmeda en el plástico y se “pegaran” a él para intentar colonizarlo y, si su capacidad metabólica lo permitía, alimentarse de él.  El resultado: la capa superficial del PEBD tratada con plasma de oxígeno modificó su hidrofobicidad y rugosidad al descascararse. Estas dos condiciones fueron esenciales para el crecimiento microbiano. Este fue el pre-tratamiento físico.

PJ: También mencionó un tratamiento químico. ¿En qué consistió? 

LDG: En esta fase usé la fotocatálisis: una reacción química que usa el dióxido de titanio en presencia de luz ultravioleta, para generar moléculas reactivas que tienen la capacidad de degradar diversos tipos de contaminantes solubles en agua, como pesticidas o colorantes. La apuesta de esta técnica fue emplearla sobre un contaminante no soluble en agua: el PEBD. Al usar este método, obtuve un resultado impactante: la fotocatálisis generó huecos en la superficie del material lo cual es importante, porque una superficie porosa facilita la colonización de los microorganismos.

PJ: Entonces, ¿el plástico estaba listo para su descomposición?

LDG:  Después de usar las descargas de plasma y la fotocatálisis, lo sometí por cinco meses al hongo de podredumbre blanca, Pleurotus osteatrus, el cual es reconocido por degradar materiales tan complejos como la madera. Con esto esperaba que el microorganismo creciera sobre la superficie modificada del PEBD y lo degradara. El resultado fue interesante ya que conseguí que este proceso físico, químico y biológico, modificara propiedades mecánicas y químicas del PEBD en un 30%.

PJ: ¿Esta es una alternativa para minimizar el impacto que tienen los plásticos en el ecosistema?

LDG: Sí, ya que hay que pensar qué hacer con los millones de toneladas de residuos plásticos que están abandonados y hallar estrategias de degradación acelerada como la que propongo. También es necesario considerar otras alternativas; por ejemplo, hacer uso de plásticos biodegradables, los cuales emplean como materia prima fuentes naturales como celulosa o almidón. Además, hay que minimizar su uso, dejar de comprar tanto plástico y evitar las bolsas si no se requieren. Claro, son necesarias para colocar los residuos del baño o de la cocina, pero no son indispensables para llevar tres tomates y un plátano de la tienda de la esquina, para eso están las bolsas de tela.

interna-plasticos

 

PJ: Según su respuesta, ¿también se trata de un problema cultural? 

LDG: ¡Por supuesto! Los plásticos surgieron en los años 50 y fue un ‘boom’ por sus características de maleabilidad, capacidad de estiramiento, de resistencia y durabilidad. Sin embargo, el problema empezó en los años 60 con la bonanza económica estadounidense, donde la gente empezó a asociar sus prácticas de derroche con la posibilidad de botar los plásticos, ya que estos se vendían como “desechables”. En ese momento no se proyectó ni el impacto medioambiental que estos causarían años después, ni el impacto cultural al introducirnos en una sociedad de pensamiento desechable: comprar y botar.

“Se estima que de 1950 a la actualidad se han producido más de 8.000 millones de toneladas de plásticos y se calcula que para el 2030 la cifra llegue a 12.000 millones de toneladas”, afirma Gómez.

 

PJ: ¿Cómo se puede cambiar esta mentalidad?

Hay que hacerle entender a la gente que no necesariamente tiene que usar pitillos o colocarle tapa plástica a los vasos plásticos que usará por mucho, cinco minutos. Si puede, emplee vasos de vidrio o porcelana. Hay que interiorizar en nuestro cerebro las tres R: reutilizar, reciclar y reducir. Es necesario entender que el plástico sirve de muchas maneras, pero en la medida en que se pueda reutilizar, reciclar o reducir el consumo, se disminuirá su impacto ambiental.

PJ: Con relación a la actual crisis sanitaria, ¿cuál es el efecto del uso de los plásticos?

LDG: El impacto es altísimo. Debido a la pandemia por la Covid-19, el consumo de guantes, tapabocas y el hecho de que ahora muchos productos de consumo vienen envueltos en plásticos, cuando antes no lo estaban, ha disparado la generación de estos residuos.

PJ: ¿Qué hacer para mitigar sus efectos? 

LDG: En primer lugar, se debe disminuir el consumo de guantes quirúrgicos, por ejemplo, lavándose muy bien y frecuentemente las manos y emplear tapabocas de tela. En lo posible, comprar alimentos que no estén envueltos en plásticos, pero si lo están, darle un segundo uso a ese material. No obstante, el problema con los guantes quirúrgicos y tapabocas es que estos materiales, después de su uso, deben ser tratados como “elementos de riesgo biológico” por lo que requieren de un manejo especial: deben colocarse en bolsas rojas y no mezclarse con residuos ordinarios, pero en este momento donde su uso se ha masificado y están en la mayoría de los hogares, es muy difícil darle esa disposición… ¡Se están convirtiendo en residuos ordinarios al mezclarse con los residuos de cocina!

Finalmente, algunas alternativas de contención serían incinerar estos elementos en hornos especiales que no permitan que los gases salgan a la atmósfera, pero eso requiere de una infraestructura, logística, normatividad y, sobre todo, de una cultura del manejo de residuos, que no tenemos.

Fotos tomadas por Luis David Gómez en el Museo de la Extinción de Greenpeace en Bogotá.
Esta muestra presenta empaques plásticos que fueron abandonados. Muchos de ellos salieron del mercado hace más de 20 años y aún están intactos, contaminando el planeta.

La influencia de Elinor Ostrom

La influencia de Elinor Ostrom

Col Daniel Castillo
Conocí a Elinor Ostrom en 2005, en su taller de análisis de políticas públicas en la Universidad de Indiana. Yo había sido invitado a participar en un seminario en el que se hablaba de los retos de la gobernanza de los recursos de uso común; acostumbrado a los típicos espacios académicos con figuras muy importantes haciendo presentaciones y desapareciendo del escenario, esperaba algo similar, pero fue sorprendente. Me encontré en un lugar realmente interdisciplinar con todo el espacio para poner sobre la mesa mi perspectiva y discutir con los demás participantes, en especial con la profesora Ostrom, presente y disponible permanentemente.

Así, tuve con ella una de las conversaciones más significativas de mi vida académica sobre mis estudios de doctorado. Fue una charla en la que no hablamos casi de asuntos técnicos sino más de temas personales en cuanto a mis expectativas con el doctorado y sus opiniones al respecto. De este encuentro salí con un plan claro, incluido director de tesis al que conocí en la misma reunión, además de un proyecto dentro del cual desarrollaría mi investigación y del cual la profesora Ostrom era codirectora. Lo interesante es que, en un grupo de aproximadamente quince asistentes al evento, ella tuvo conversaciones del mismo tipo con todos; al final cada uno de los participantes regresó a su casa con una luz nueva para sus tránsitos vitales, que incluían desde estudios futuros, proyectos y preguntas de investigación hasta opciones de cambio de lugar de trabajo.

En 2012 conocí al antropólogo Fikret Berkes en Estambul, a quien después de saludar me dijo: “Ah, usted es uno de los afortunados de haber estado cerca de ella y beneficiarse de su influjo”. Eso significaba Elinor Ostrom, una especie de faro al cual, en cada oportunidad que uno se acercaba, tenía una respuesta, una idea o una orientación, simple, clara y amorosa; lo mismo ocurrió durante los diferentes encuentros con ella, en 2006 en la Javeriana, en 2009 y 2010 en el Centro para el Estudio del Comportamiento, Instituciones y Ambiente de la Universidad de Arizona, del cual era codirectora y cofundadora.

Después de conocer a la profesora Ostrom, uno entendía el profundo significado de la cooperación y de la interdisciplinariedad, elementos que hicieron parte inherente de su vida y que practicaba diariamente. Incluso,  uno pasaba a hacer parte del grupo de personas elegibles para contribuir mediante inversión de tiempo con su esposo, el politólogo Vincent Ostrom, de más de 90 años, mientras ella estaba en reuniones y charlas académicas; como Vincent no podía estar solo, nos turnábamos acompañándolo y oyendo sus historias mientras la profesora Ostrom volvía. Me correspondió el turno una mañana durante la cual se encargó de explicarme las razones por las cuales lo más importante es que la gente pueda ser autónoma y que se les permita resolver sus propios problemas.

Los esposos Ostrom iniciaron su relación de pareja durante la investigación de doctorado de ella, siendo Vincent su director. Él fue un influyente politólogo, quien, entre otras cosas, ayudó a impulsar la Constitución de Alaska, la cual tiene una dimensión muy importante en recursos naturales. Entre los dos desarrollaron el concepto de gobernanza policéntrica, entre otros temas, además de ser pioneros en la puesta en práctica del trabajo interdisciplinario por medio de su taller de análisis de políticas públicas. Esta relación fue muy productiva en el campo académico, donde se fue madurando la pregunta que orientaría la investigación de la profesora Ostrom y a la que dedicó su vida profesional: ¿Cómo hacen los usuarios directos de los recursos de uso común para manejar y resolver los problemas asociados a su utilización y mantenimiento? Las respuestas comenzaron a tomar forma a principios de los años 90.

Estos hallazgos tienen que ver con el autogobierno y la necesidad de permitir y crear espacios propicios para que las personas diseñen sus propias reglas de juego sin que el Estado las imponga, lo cual ha tenido consecuencias importantes en la teoría del diseño de políticas públicas, pues la idea de fondo consiste en la inconveniencia de diseñarlas como si fueran panaceas y, más bien, entender los contextos locales y particulares de cada comunidad, compartir el poder y permitir esquemas de co-manejo Estado-comunidad para, realmente, generar sostenibilidad.

Sin ser economista, y por demostrar esta idea, Elinor Ostrom ganó el Premio Nobel de Economía en 2009, la única mujer en obtenerlo hasta el momento.

 


*Profesor asociado del Departamento de Desarrollo Rural y Regional, en la Facultad de Estudios Ambientales y Rurales.

La participación: clave en manejo de recursos naturales

La participación: clave en manejo de recursos naturales

Sin agua no hay bosque y sin bosque no hay alimento. Eso lo han sabido las comunidades ancestrales por cientos de años, al tiempo que reconocen la importancia de la biodiversidad y la utilizan en su cotidianidad. Pero el mundo cambia, sus territorios entran a formar parte de estructuras políticas, sociales y económicas y la relación dinámica del ser humano con la naturaleza se transforma. Entonces surge la necesidad de llegar a acuerdos de manejo con las instituciones públicas y privadas presentes en los territorios.

Los consejos comunitarios de las comunidades negras del bajo río Calima y del alto y medio Dagua, habitantes del Pacíficosur colombiano, se unieron a un grupo de investigadores de la Universidad Javeriana para buscar modelos de administración de los recursos naturales, principalmente de toda la biodiversidad y los ríos que nutren sus territorios, amenazados como están por diversos conflictos socioecológicos, como la extracción ilegal de madera y de minerales, la caza,la sobreexplotación del bosque y la pesca y el desarrollo de infraestructura, así como por la presencia de cultivos ilícitos y de grupos armados al margen de la ley.

Durante tres años, los nativos –actuando como coinvestigadores– y académicos fueron conversando, exponiendo sus conocimientos, planteando problemas y sus posibles soluciones, para poder llegar a modelos comunitarios de gobernanza y gestión de los recursos del bosque, de cara a la creciente demanda que jalona su uso y a los efectos del cambio climático. Los consejos comunitarios tienen la responsa bilidad legal de administrar de manera autónoma sus territorios, que les fueron entregados por mandato de la Constitución de 1991 y la Ley 70 de 1993, y lo deben hacer adaptándose a las presiones externas, tarea que no ha sido fácil.

Inmersos en estas preocupaciones, la construcción de la doble calzada Buga-Buenaventura les puso una prueba, de la que las comunidades salieron victoriosas. En un trabajo conjunto entre las comunidades y la Pontificia Universidad Javeriana, estas se capacitaron en manejo técnico de sus recursos naturales y en fortalecer su organización y los javerianos tuvieron la oportunidad de conocer cómo estaban conformados los consejos comunitarios, con sus dinámicas y culturas de administración, de modo que cuando se citaron las consultas previas estos ya estaban empoderados para enfrentar las negociaciones.

“Qué más que uno mismo, siendo dueño de los territorios, pueda hacer las cosas a conciencia, como debe ser”, dice Lucila Martínez, líder del Consejo Comunitario del alto y medio Dagua y parte de su grupo ambiental. “Nosotros ya teníamos la capacidad técnica para hacer el establecimiento de las parcelas y no hubo que traer gente de otra parte a hacer el trabajo”, dice, reconociendo las capacitaciones recibidas, así como un curso del Servicio Nacional de Aprendizaje (SENA) y el apoyo de laFundación Fundapav. Así que la recuperación de todas las áreas forestales afectadas por la construcción de la vía fue una tarea hecha “conciencia” por las propias comunidades y lo mismo se hizo con las parcelas reforestadas.


Consejos comunitarios, estructuras socioecológicas complejas

En esos espacios de liderazgo, las comunidades crean “unas estructuras organizacionales que les permiten mejorar sus niveles de bienestar y los medios de vida que administran en esos entornos, para lo cual necesitan del bosque y de los recursos naturales”, explica César Ortiz, ingeniero, experto en desarrollo rural y planeación regional, profesor y director del Departamento de Desarrollo Rural y Regional, y añade que “las estructuras ecológicas que encontramos en el Pacífico y las estructuras sociales no se pueden separar, tienen una racionalidad que se ha venido construyendo hace cientos de años”.

Recursos Pacífico 1
Los nativos del suroccidente de Colombia y los profesores javerianos buscan un modelo para el manejo ecosostenible de los recursos naturales.

No ha sido una tarea fácil para las comunidades, porque no tienen presupuesto para dedicarse a pensar en un modelo de manejo que las blinde de las adversidades y les solucione su diario vivir. Por ello, en acuerdos de colaboración, buscaron conjuntamente llegar a un modelo que les facilitara el manejo ecosostenible de los recursos naturales que encuentran en sus territorios. Por esta vía, llegaron a consensos sobre la forma de adelantar el proyecto y sobre la estructura ideal para el manejo, por ejemplo, involucrando a los jóvenes para que participaran y aprendieran a hacer investigación. “Recibimos como parte del equipo de investigación a 15 jóvenes entre mujeres y hombres, los capacitamos en elementos básicos de conocimiento para poder abordar la investigación a través de cursos en métodos de participación e investigación, sobre sistemas socioecológicos para que adquirieran las habilidades necesarias y entraran a trabajar a la par como coinvestigadores”, continúa Ortiz.

Entre todos hicieron encuestas, trabajo de campo, recolección, sistematización e interpretación de datos, para construir conocimiento conjuntamente, basados en la adaptación de dos técnicas recientes en el campo de la administración de recursos: el análisis constructivo y el manejo de escenarios. Se logró comprender que es necesario hacer el análisis desde una perspectiva sistémica, donde, a partir de las diferentes variables que inciden en una situación, se piensa en los posibles escenarios o proyecciones de futuro.

“Qué más que uno mismo, siendo dueños de los territorios, pueda hacer las cosas a conciencia, como debe ser”.
Lucila Martínez, líder de Consejo Comunitario del Alto y Medio Dagua y parte de su grupo ambiental.


El camino de la investigación

El primer reto fue involucrar a las comunidades en el ejercicio, si bien ya tenían un camino recorrido en trabajos previos adelantados por colegas. El segundo consistió en identificar las variables que inciden en el sistema socioecológico, para lo cual todos se internaron en el bosque para entender cómo lo usan y de qué manera lo transforman. El tercer reto exigió ver de qué manera esa “creación de escenarios afectaba el proceso de toma de decisiones” y qué impacto podría generar. Identificaron diferentes elementos de gobernanza, como el ‘conocimiento ecológico tradicional’, que se transmite de generación en generación, como por ejemplo cuándo cazar a cuál especie.

“Eso les ha permitido crear unas instituciones muy específicas que se reflejan en esa dimensión política, en términos de orientaciones, de normas, de condiciones para poder utilizar esos recursos naturales; por ejemplo, tener presente que cierta especie no se puede cazar durante cierta época del año, porque en ella sucede la reproducción; o sea que, si usted la caza, la está afectando”.

Recursos Pacífico 2

También identificaron la necesidad de reforzar escuelas de líderes jóvenes que permitan continuar con el legado de las propias comunidades. Finalmente, insiste Ortiz, es necesario reconocer todo ese conocimiento que la gente ha venido creando en el campo. “No solo aplaudirlo, sino reconocerlo”, dice. “Solamente de la conjunción de esas dos formas de conocimiento, la que viene por el lado tradicional y la que viene por el lado formal de la academia, nos permitirá reorganizar de nuevo el papel de la ciencia”. Lucila reconoce la importancia de ese diálogo de saberes: “Yo creo que fue de parte y parte: que nosotros aprendimos en las capacitaciones y nos fortalecimos, pero también les dimos a conocer a ellos cómo funcionaba un consejo comunitario”.


Proyecto trinacional

El proyecto fue financiado por el Séptimo Programa Marco de la Comisión Europea y contempló tres estudios de caso, donde la relación entre la sociedad y la naturaleza fuera muy evidente: el de Colombia, centrado en biodiversidad y agua; el de México, en bosque y tierra; y el de Argentina, en áreas costeras y marinas.

Compartir los resultados de las experiencias permitió reafirmar que “tenemos que cambiar esas formas lejanas teledirigidas centradas en el cientificismo occidental, para administrar la naturaleza”, dice Ortiz. “Fue interesante ver similitudes a partir de las diferencias. Eso nos ayuda a mejorar sustancialmente la forma como administramos los recursos naturales en el país”. Silvia London, coordinadora del análisis social del proyecto argentino, dijo a PESQUISA JAVERIANA que las técnicas usadas, como el análisis de escenarios, son instrumentos muy útiles para el manejo de recursos naturales. “Aun así”, continuó, “fue muy difícil llevarlo a cabo en un contexto con tanta incertidumbre macroeconómica general, sumado a que, por idiosincrasia, al argentino le cuesta pensar en el futuro”.


TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN: Community-based Management of Environmental Challenges in Latin America – COMET-LA
INVESTIGADORA PRINCIPAL: María Adelaida Farah Quijano
COINVESTIGADORES: César Ortiz, Diana Lucía Maya, Pablo Ramos, Bryann Avendaño U., Natalia Ocampo
D., Lina Pinzón, Evelyn Garrido
Facultad de Estudios Ambientales y Rurales, Departamento de Desarrollo Rural y Regional, Pontificia Universidad Javeriana
Consejos Comunitarios de Comunidades Negras del Bajo Calima y de Alto y Medio Dagua (Buenaventura)
Universidad de Córdoba, España
Comité Español de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN), España
Norsk Institutt for Luftforskning, Noruega
The James Hutton Institute LBG, Reino Unido
Sagremarisco-Viveiros de Marisco Lda, Portugal
Universidad Nacional Autónoma de México
Estudios Rurales y Asesoría Campesina, México
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentina
Fundación Aquamarina-CECIM, Argentina
Séptimo Programa Marco de la Comisión Europea
PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN: 2012-2015

Desde hoy, la edición 43 de Pesquisa Javeriana

Desde hoy, la edición 43 de Pesquisa Javeriana

Las elecciones para Congreso y Presidencia han marcado el inicio de este 2018. Siendo un tema de trascendencia, Pesquisa Javeriana le ha dedicado su informe especial de la edición 43, la primera del año, al análisis académico sobre cómo los partidos y los candidatos han configurado la actual campaña y qué pueden esperar los votantes en el corto plazo.

También lo invitamos a leer en este número:

  • Nuestra editorial sobre el papel que la ciencia está jugando en el actual panorama político.
  • Un reportaje sobre cómo se está transformando la Amazonía andina por cuenta de los proyectos hidroeléctricos en su cuenca.
  • La investigación que recaba información genética para prevenir o tratar tempranamente el cáncer de seno y de ovario en las mujeres.
  • El Proyecto Tramas, iniciativa de la Pontificia Universidad Javeriana Cali, que rastrea las prácticas de prevención del VIH en la comunidad homosexual femenina.
  • La crónica sobre la transformación del teatro costumbrista colombiano al teatro moderno.
  • Analizamos cómo el cine documental está representando a las víctimas de la violencia.
  • La iniciativa académica de Colombia, Argentina y México para fortalecer la democracia en torno al manejo de los recursos naturales.
  • Infografía sobre los aportes que las investigadoras javerianas han realizado a la ciencia y el arte del país.

Si usted desea acceder a estos contenidos y no es suscriptor de El Espectador, puede descargar la edición digital (PDF) de nuestro número 43 en este enlace.