Plásticos que capturan agua y microplásticos que pueden dañar las células
Dos estudios ponen de manifiesto la inesperada química entre los plásticos y el agua: residuos transformados en esponjas que atrapan humedad del aire y micropartículas capaces de generar moléculas reactivas asociadas a daños celulares.
Por Enrique Coperías, periodista científico
Dos estudios exploran la química entre plástico y agua: residuos transformados para captar humedad y microplásticos que pueden favorecer daños celulares en el laboratorio. Crédito: IA-DALL-E / RexMolón Producciones
Una caja de CD puede terminar olvidada en un cajón, fragmentada en pedacitos en el medioambiente o convertida en una esponja molecular capaz de capturar humedad del aire. El destino depende de algo más que de dónde la tiremos: también de cómo transformemos su estructura.
Dos investigaciones recién difundidas muestran hasta qué punto la relación entre los plásticos y el agua puede cambiar las propiedades de los primeros. Una aprovecha residuos para desarrollar materiales que retienen la humedad atmosférica; la otra descubre que, al fragmentarse, los plásticos comunes pueden favorecer la formación de moléculas capaces de dañar ciertas proteínas y determinadas estructuras celulares, al menos en condiciones experimentales.
Recordemos que los microplásticos son partículas de plástico de menos de cinco milímetros, y los nanoplásticos, fragmentos todavía menores, de escala nanométrica. Al fracionarse un objeto, por ejemplo, por la erosión, aumenta enormemente la superficie expuesta por unidad de masa: más material queda en contacto con lo que lo rodea.
El punto de encuentro de los dos trabajos está en la superficie de estos materiales sintéticos o semisintéticos compuestos de polímeros, principalmente a partir del petróleo. Allí donde las partículas plásticas tocan el agua ocurren fenómenos que pasan inadvertidos cuando solo pensamos en botellas, envases o juguetes. El equipo de la Universidad de Viena, en Austria, ha modificado deliberadamente esa frontera para atraer a la humedad. E investigadores de Columbia y de la Universidad de California en Berkeley, en Estados Unidos, han estudiado qué sucede cuando pequeños fragmentos entran en contacto con agua líquida.
Sus resultados ofrecen una oportunidad tecnológica y un posible mecanismo de toxicidad, sin que uno invalide al otro.
Cómo convierten residuos plásticos en esponjas que capturan agua del aire
El trabajo de Viena, publicado en la revista Chem Circularity, parte de objetos reconocibles: un envase de yogur, embalajes de poliestireno expandido, una caja de CD, un disco de policarbonato y piezas de LEGO fabricadas con acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). Anastasiia Naryshkina, Paul Schweng y Robert Woodward los han utilizado como materia prima para obtener materiales que capturan agua incluso cuando el aire contiene relativamente poca humedad.
La transformación exige algo más que triturarlos. Los investigadores han trabajado con polímeros que contienen anillos de seis átomos de carbono, llamados aromáticos. Esas estructuras sirven como puntos de unión para enlazar las cadenas y construir una red con pequeños espacios interiores. Después, un tratamiento con ácido sulfúrico incorpora grupos químicos que atraen el agua.
El resultado recuerda funcionalmente a una esponja, aunque su capacidad depende de la arquitectura molecular y de la afinidad química de su superficie.
La fragmentación del plástico en picropástico multiplica su superficie de contacto con el agua. Un estudio ha observado que esa interacción favorece la formación de radicales capaces de dañar moléculas biológicas en el laboratorio. Cortesía: Harvard Chan School
Cuánta agua pueden captar estas esponjas moleculares
Uno de los materiales más prometedores procede del poliestireno de una caja de CD. A 25 ºC y con una humedad relativa del 30 %, retuvo 0,19 gramos de agua por cada gramo de material seco. Con una humedad del 90 %, la cifra ascendió a 0,57 gramos: casi el 60 % de su propio peso. Expresado a una escala más familiar, un kilogramo podría retener unos 190 gramos de agua en la primera condición y 570 en la segunda, si mantuviera el comportamiento medido en el laboratorio. Son capacidades de captación, no litros diarios de agua ya recogida.
La velocidad también cuenta. Con aire muy húmedo, el material acumuló alrededor del 86 % del agua registrada a las ocho horas durante la primera hora. En condiciones mucho más secas, con una humedad relativa del 10 %, alcanzó en una hora una capacidad cercana al 8 % de su peso. Los resultados apoyan su interés para ambientes áridos, aunque no equivalen a haber ensayado un dispositivo funcionando en un desierto.
Cómo se libera el agua y cuántas veces puede reutilizarse el material
La captación de agua atmosférica consiste en recoger vapor del aire para liberarlo y recuperarlo después. En este caso, el calentamiento facilita que el agua abandone el material; para obtener líquido hay que condensar ese vapor. Los autores plantean aprovechar calor solar, pero en los ensayos de reutilización secaron las muestras a 90 °C durante una hora.
El material de la caja de CD mantuvo un comportamiento estable durante veinte ciclos de captación y secado. Su caracterización posterior, sin embargo, detectó pérdida de superficie interna y una capacidad algo menor. La estabilidad inicial no resuelve todavía cuánto duraría durante meses o años de uso.
También funcionó una mezcla seleccionada de residuos de poliestireno y policarbonato. Esto podría reducir las necesidades de separación entre materiales compatibles, pero no demuestra que cualquier mezcla de basura plástica pueda tratarse igual.
Qué falta para obtener agua utilizable fuera del laboratorio
Antes de hablar de una solución sostenible habrá que evaluar costes, recuperación de disolventes y reactivos, duración y balance ambiental. La fabricación emplea, entre otras sustancias, diclorometano y ácido sulfúrico concentrado. Además, el estudio no acredita la potabilidad de agua recogida en un sistema real.
La promesa de esta línea de investigación consiste en dar una segunda función a determinados residuos, no en disponer ya de una máquina doméstica que resuelva la escasez.
Por qué los microplásticos pueden volverse químicamente activos en el agua
El segundo trabajo, publicado en la revista Nature, estudia qué ocurre cuando los plásticos se rompen en partículas diminutas. Aunque la cantidad de material sea la misma, los pequeños fragmentos suman una superficie de contacto con el agua mucho mayor que la de una pieza grande. Los investigadores querían comprobar si ese cambio favorece reacciones químicas que pasan inadvertidas en los objetos cotidianos y pone en cuestión la idea de que el plástico es un material inerte.
Una pista apareció con un colorante. Al mezclar microplásticos de poliestireno con agua que contenía naranja de metilo, los científicos observaron que el color se desvanecía de manera progresiva. En diez días se había degradado cerca del 90 % del colorante. El mismo fenómeno no apareció de forma comparable en los otros disolventes examinados.
Diversas técnicas, incluidas mediciones espectroscópicas e imágenes de fluorescencia, detectaron la formación de radicales y situaron la actividad principalmente en la superficie de las partículas.
Seis polímeros bajo la luz de la lupa
Entre esas especies figuran los radicales hidroxilo: entidades químicas muy reactivas capaces de atacar moléculas biológicas. El hallazgo es que pueden generarse espontáneamente en la frontera entre el plástico y el agua en condiciones ambientales, mediante un mecanismo distinto de los procesos impulsados por la luz o la oxidación química del material.
«El agua es un actor activo clave aquí, no un mero espectador», explica Wei Min, profesor de Química e Ingeniería Biomédica de la Universidad de Columbia.
La actividad apareció en los seis polímeros analizados: el polietileno, el polipropileno, el poliestireno, el policloruro de vinilo (PVC), el PET y el polimetilmetacrilato (PMMA). En general, las superficies más hidrófobas, las que más repelen el agua, mostraron mayor actividad. Las simulaciones dirigidas por Teresa Head-Gordon, en Berkeley, aportan una explicación: junto a esas superficies, ciertos iones hidróxido quedan rodeados por menos moléculas de agua. Esa situación, combinada con el entorno eléctrico local, facilita que pierdan un electrón y se conviertan en radicales hidroxilo.
Una segunda vida para ciertos residuos: investigadores de Viena transformaron envases de poliestireno, CD y piezas de LEGO en materiales que capturan humedad del aire. Foto de engin akyurt en Unsplash
Qué daños biológicos observaron y qué significa para la salud
El estudio también examinó interacciones con moléculas biológicas y células. Una proteína modelo, la lisozima, formó agregados junto a las partículas. Al incorporar una sustancia que neutraliza a los radicales, esa agregación se redujo de forma notable, lo que respalda la participación de estas especies reactivas.
En otro ensayo, los glóbulos rojos de ratón aislados y expuestos a microplásticos sufrieron deformaciones y liberaron hemoglobina, una señal de lesión celular. Las diferencias entre polímeros se relacionaban con su actividad superficial.
¿Demuestra que los microplásticos causan enfermedades en humanos?
No. El trabajo identifica un posible mecanismo de daño y muestra efectos en modelos experimentales, pero no demuestra que la exposición cotidiana provoque una enfermedad concreta en personas. Tampoco permite calcular el riesgo de beber agua de una botella.
Se utilizaron partículas comerciales, proteínas y células en condiciones controladas. Falta conocer el peso de este mecanismo en organismos completos, con exposiciones reales y superficies modificadas por el ambiente y las sustancias biológicas. Las asociaciones epidemiológicas entre partículas plásticas y problemas de salud tampoco bastan por sí solas para establecer causalidad.
Una misma frontera química, dos líneas de investigación
Head-Gordon plantea que entender estas reacciones podría orientar el diseño de plásticos con menores efectos tóxicos. El trabajo de Viena muestra, por otra vía, que modificar una superficie permite cambiar su relación con el agua y obtener una función útil.
Ninguno de los estudios evaluó las nuevas esponjas frente al mecanismo de daño descrito en Nature. No cabe trasladar automáticamente los resultados de un material al otro. La conexión está en la pregunta que ambos ayudan a responder: para entender qué hace un plástico, además de conocer su composición, hay que observar qué sucede cuando entra en contacto con su entorno.▪️(15-octubre-2026)
LO MÁS IMPORTANTE DEL ESTUDIO, EN 30 SEGUNDOS
- Una segunda vida para los residuos: investigadores de Viena transformaron envases, CD y piezas de LEGO en materiales que capturan humedad del aire mediante una modificación química.
- Cuánta agua retienen: el material obtenido de una caja de CD captó el 19% de su peso en agua con una humedad relativa del 30% y el 57% con una humedad del 90%, a 25 °C.
- Pueden reutilizarse: el calentamiento permite liberar el agua retenida. Las pruebas abarcaron 20 ciclos, aunque después se detectaron pérdidas de porosidad y capacidad. Todavía falta desarrollar un dispositivo y comprobar la calidad del agua recogida.
- Los microplásticos tienen actividad química: otro equipo observó que los seis tipos de plástico examinados generaban radicales al entrar en contacto con agua. La actividad fue mayor en las superficies que más la repelen.
- Daños observados en el laboratorio: los experimentos detectaron agregación de proteínas y lesiones en glóbulos rojos de ratón aislados, lo que aporta un posible mecanismo de toxicidad.
- Qué sigue sin demostrarse: estos resultados no permiten calcular el riesgo de la exposición cotidiana ni demostrar que los microplásticos causen enfermedades concretas en humanos. Tampoco se evaluaron las nuevas esponjas frente a este mecanismo.
Información facilitada por la Universidad de Columbia y la Universidad de Viena
Fuentes:
-Naryshkina, A.; Schweng, P.; Woodward, R. T. Upcycling waste aromatic polymers as adsorbents for atmospheric water harvesting. Chem Circularity (2026). DOI: 10.1016/j.checir.2026.100175.
-Qian, N. et al. Intrinsic physicochemical activity at microplastic–water interfaces. Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-11141-y.
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