Los microplásticos presentes en la atmósfera influyen en la formación de las nubes y pueden afectar al clima
Los científicos han detectado microplásticos, diminutos trozos de plástico de menos de 5 milímetros, en algunos de los entornos más prístinos de la Tierra, desde las profundidades de la Fosa de las Marianas hasta la nieve del Everest, pasando por las nubes de las cumbres de China y Japón. Se han detectado microplásticos en cerebros humanos, vientres de tortugas marinas y raíces de plantas. Ahora, una nueva investigación dirigida por científicos de Penn State revela que la presencia de microplásticos en la atmósfera podría estar afectando al tiempo y al clima.
El estudio, publicado en la revista Environmental Science and Technology: Air, demuestra 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 influir en los patrones de precipitaciones, las previsiones meteorológicas, la modelización del clima e incluso la seguridad aérea, al influir en el modo en que los cristales de hielo atmosféricos forman las nubes, explicó Miriam Freedman, catedrática de Química de Penn State y autora principal del artículo.
«A lo largo de las dos últimas décadas de investigación sobre microplásticos, los científicos han descubierto que están por todas partes, así que ésta es otra pieza del rompecabezas», dijo Freedman. «Ahora está claro que necesitamos comprender mejor cómo interactúan con nuestro sistema climático, porque hemos podido demostrar que el proceso de formación de nubes puede ser desencadenado por los microplásticos».
Nubes de plástico en el cielo
En el entorno controlado del laboratorio, 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 los cuatro tipos de plásticos en pequeñas gotas de agua y las enfrió lentamente para observar cómo afectaban los microplásticos a la formación de hielo.
Miriam Freedman (izquierda), profesora de química en Penn State, y Heidi Busse, estudiante de posgrado en Penn State, estudiaron la actividad de congelación de cuatro tipos diferentes de microplásticos para ver cómo podían influir en la formación de nubes. Crédito: Michelle Bixby / Penn State. Creative Commons
Comprobaron que la temperatura media a la que se congelaban las gotas era entre 5 y 10 grados superior a la de las gotas sin microplásticos. Normalmente, una gota de agua atmosférica sin ningún defecto se congela a unos 38 grados Celsius negativos, explicó Heidi Busse, estudiante de posgrado en Penn State y autora principal del artículo. Cualquier tipo de defecto en la gota de agua, ya sea polvo, bacterias o microplásticos, puede dar al hielo algo alrededor de lo que formarse o nuclearse. Esa diminuta estructura es suficiente para que la gota de agua se congele a temperaturas más cálidas.
«En el caso de nuestros microplásticos, el 50% de las gotitas se congelaron a menos 22 grados centígrados en la mayoría de los plásticos estudiados», explica Busse. «Resulta que si introduces algo insoluble, introduces un defecto en esa gotita y puede nuclear hielo a temperaturas más cálidas».
Lo que este descubrimiento significa para el tiempo y el clima no está del todo claro, explicó Freedman, pero sugiere que es probable que los microplásticos ya estén influyendo. Añadió que las nubes de fase mixta, como los cúmulos, los estratos y los nimbos, 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.
«Cuando los patrones de aire son tales que una gota se eleva a la atmósfera y se enfría, es cuando los microplásticos podrían estar afectando a los patrones climáticos y formando hielo en las nubes», dijo Freedman, que también está afiliado al Departamento de Meteorología y Ciencias Atmosféricas de Penn State. «En un entorno contaminado con muchas más partículas de aerosol, como los microplásticos, se distribuye el agua disponible entre muchas más partículas de aerosol, formando gotitas más pequeñas alrededor de cada una de esas partículas. Cuando hay más gotitas, llueve menos, pero como las gotitas sólo llueven una vez que son lo bastante grandes, se acumula más agua total en la nube antes de que las gotitas sean lo bastante grandes para caer y, como resultado, se obtienen precipitaciones más intensas cuando llegan».
En general, las nubes enfrían la Tierra al reflejar la radiación solar, pero ciertas nubes a ciertas altitudes pueden tener un efecto de calentamiento al ayudar a atrapar la energía emitida por la Tierra, explicó Freedman. La cantidad de agua líquida frente a la cantidad de hielo es importante para determinar hasta qué punto las nubes tendrán un efecto de calentamiento o enfriamiento. Según Freedman, si los microplásticos influyen en la formación de nubes de fase mixta, es probable que también afecten al clima, pero es extremadamente difícil modelizar su efecto global.
Tormentas más potentes
«Sabemos que el hecho de que los microplásticos puedan formar núcleos de hielo tiene efectos de gran alcance, sólo que aún no estamos seguros de cuáles son», afirma Busse. «Podemos pensar en esto a muchos niveles diferentes, no sólo en términos de tormentas más potentes, sino también a través de cambios en la dispersión de la luz, que podrían tener un impacto mucho mayor en nuestro clima».
Los investigadores también descubrieron que el envejecimiento ambiental, es decir, los procesos fotoquímicos naturales que las partículas de aerosol experimentan 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 los ácidos para ver si cambiaba su capacidad de formar hielo.
Comprobaron que todos los plásticos analizados podían formar hielo, pero el envejecimiento reducía en general la capacidad de formación de hielo del LDPE, el PP y el PET. En cambio, el envejecimiento aumentó la capacidad de formación de hielo del PVC debido a ligeros cambios en su superficie causados por el envejecimiento.
A continuación, el equipo va a estudiar una serie de aditivos que se suelen añadir a los plásticos, como los plastificantes, para hacerse una mejor idea de cómo pueden afectar a la atmósfera terrestre los plásticos de uso común.
«Sabemos que el ciclo de vida completo de estos plásticos que utilizamos a diario podría estar modificando las propiedades físicas y ópticas de las nubes de la Tierra y, por tanto, cambiando el clima de alguna manera, pero aún nos queda mucho por aprender sobre lo que hacen exactamente», afirma Busse.
REFERENCIA
Pristine and Aged Microplastics Can Nucleate Ice through Immersion Freezing
Fuente: Penn State
