Los investigadores también encontraron que una nueva membrana demostró poderosos efectos de filtrado.
Investigadores de la Universidad de Bayreuth han examinado dos pinturas de dispersión estándar y han descubierto que contienen numerosas partículas sólidas de apenas unas pocas micras o nanómetros de tamaño.
Las pinturas de dispersión se utilizan a menudo en los hogares para pintar paredes y techos. Un equipo de investigación interdisciplinario de la Universidad de Bayreuth examinó recientemente la composición química de dos pinturas de dispersión comunes e identificó una cantidad sustancial de partículas sólidas tan pequeñas como unas pocas micras o nanómetros. Se ha demostrado en estudios sobre sistemas de pruebas biológicas que estas partículas son dañinas para los organismos vivos. Estas partículas se pueden filtrar del agua antes de ingresar al medio ambiente utilizando una nueva membrana desarrollada en la Universidad de Bayreuth.
Ingredientes de la pintura de dispersión
El estudio de Bayreuth sobre los ingredientes de las pinturas de dispersión y sus impactos potenciales en los organismos vivos se publicó en la revista Ecotoxicología y Seguridad Ambiental. Se basa en una estrecha colaboración interdisciplinaria en el Centro de Investigación Colaborativa 1357 “Microplásticos” de la Universidad de Bayreuth. Los investigadores eligieron dos pinturas de dispersión ampliamente disponibles que se usan a menudo en los hogares.
Estos se distinguen principalmente por sus propiedades de goteo, ya que fueron diseñados para pintar paredes por un lado y pintar techos por el otro. El contenido de sólidos de las dos pinturas es del 49 y 21 % en peso, respectivamente, mientras que el contenido orgánico es del 57 y 7 % en peso. Los componentes sólidos característicos en el rango de micro o nanómetros son partículas de dióxido de silicio, dióxido de titanio y carbonato de calcio, así como partículas de varios tipos de plástico, especialmente poliacrilato.
“Muchas de estas pequeñas partículas ingresan al medio ambiente, por ejemplo, a través de la abrasión de las capas de pintura o la intemperie. Nuestro estudio ahora muestra que cuando los cepillos, rodillos, raspadores y baldes que se usan para pintar paredes y techos se limpian lavando los residuos de pintura, las partículas de las pinturas de dispersión pueden terminar en las aguas residuales y, por lo tanto, también en el medio ambiente. El impacto sobre el medio ambiente debe investigarse a fondo, lo que es aún más urgente dada la difusión mundial de las pinturas de dispersión y sus diversas composiciones de materiales. Es por eso que no nos hemos limitado al análisis químico de los componentes de la pintura, sino que también hemos investigado sus efectos en los organismos vivos y las células”, dice el profesor Dr. Andreas Greiner, portavoz adjunto del Centro de Investigación Colaborativa “Microplásticos”.
Efectos sobre los organismos vivos
Para sus investigaciones, los científicos de Bayreuth seleccionaron dos sistemas de prueba que han sido bien establecidos en la investigación: pulgas de agua de la especie Daphnia magna y una línea de células de ratón. Las pulgas de agua se probaron de acuerdo con las directrices de la OCDE para la prueba de productos químicos. En esta prueba se considera la movilidad de los organismos. Se descubrió que la movilidad de las pulgas de agua se reducía significativamente cuando el agua contenía una alta proporción de partículas inorgánicas nanoplásticas y microplásticas disueltas y no disueltas.
En células de ratón, se observó una disminución de la actividad celular, generalmente causada por partículas en el rango de nanómetros. El metabolismo en las células del ratón se vio significativamente interrumpido por nanopartículas de dióxido de titanio y plásticos en particular.
“Nuestra investigación muestra que los ingredientes de las pinturas de dispersión pueden provocar reacciones de diversos grados en organismos y células. Por lo tanto, no se puede descartar la posibilidad de que los ingredientes puedan ser nocivos para el medio ambiente. Se necesita con urgencia más investigación en esta área, especialmente porque todavía sabemos muy poco acerca de si las interacciones entre las nanopartículas hechas de plástico y las nanopartículas inorgánicas pueden desencadenar daños adicionales”, explica el profesor Dr. Christian Laforsch, portavoz del Centro de Investigación Colaborativa “Microplásticos”. .
“Asimismo, sigue siendo una cuestión en gran medida sin resolver cómo interactúan los ingredientes de las pinturas de dispersión con otras sustancias en diferentes compartimentos ambientales, por ejemplo, en el aire, en el suelo o en los ríos. Sin embargo, ya está claro que las pinturas de dispersión no deben desecharse descuidadamente en el medio ambiente”, dice la profesora Dra. Ruth Freitag, presidenta de Biotecnología de Procesos en la Universidad de Bayreuth.
Una membrana novedosa con elevados efectos filtrantes
Paralelamente a los estudios de las pinturas de dispersión y sus posibles efectos, los investigadores bajo la dirección del Prof. Dr. Andreas Greiner se han centrado en otro proyecto: han desarrollado un nuevo proceso para eliminar partículas potencialmente dañinas de las pinturas de dispersión de las aguas residuales mediante filtración. Esto implica el uso de una membrana hecha de fibras funcionalizadas producidas por el proceso de electrohilado. La membrana retiene partículas de tamaño micro y nanométrico de diferentes maneras.
Por un lado, los poros de la membrana son tan finos que no dejan pasar las micropartículas. Por otro lado, las interacciones entre las fibras de la membrana y las nanopartículas provocan que se adhieran a la superficie de la membrana aunque encajen en los poros. En ambos casos, el efecto de filtrado no está asociado con una obstrucción rápida y a gran escala de los poros. Por lo tanto, el agua, por ejemplo, puede pasar fácilmente a través de la membrana y escurrirse.
en el diario Ingeniería y materiales macromoleculares, los científicos de Bayreuth describen la exitosa aplicación de la membrana. También probaron las dos pinturas de dispersión que habían resultado potencialmente dañinas para los organismos vivos en el estudio. Al final resultó que, la membrana es capaz de retener componentes de color típicos, en particular nanopartículas de dióxido de titanio y poliacrilato, y micropartículas de carbonato de calcio.
“En la vida cotidiana, todos estos componentes de color se vierten juntos en las aguas residuales. Aquí se mezclan y en algunos casos incluso cambian sus estructuras y propiedades debido a sus interacciones. Por lo tanto, probamos específicamente el rendimiento de filtración de nuestra membrana electrohilada en dichas mezclas. Los altos efectos de filtración que hemos logrado muestran que este proceso tiene un gran potencial cuando se trata de purificar el agua de partículas en el rango micro y nanométrico, como las contenidas en las pinturas de uso común en todo el mundo”, dice Greiner.
Referencias: “Disentangling biologic effects of primary nanoplastics from dispersion paints’ Additional Compounds” por Ann-Kathrin Müller, Julian Brehm, Matthias Völkl, Valérie Jérôme, Christian Laforsch, Ruth Freitag y Andreas Greiner, 16 de julio de 2022, Ecotoxicología y Seguridad Ambiental.
DOI: 10.1016/j.ecoenv.2022.113877
“Filtración de agua contaminada con pintura mediante membranas electrohiladas” por Ann-Kathrin Müller, Zhi-Kang Xu y Andreas Greiner, 18 de julio de 2022, Ingeniería y materiales macromoleculares.
DOI: 10.1002/mame.202200238
