Un experimento suelo-planta de 90 días ha demostrado que los nanomateriales de carbono pueden preparar las rizosferas de la alfalfa para acelerar la biodegradación del polietileno (PE), según una investigación publicada el 23 de septiembre de 2026 en Environmental Science and Ecotechnology. El estudio, realizado por investigadores del Colegio Universitario de Londres (UCL), Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y Geomática, comparó nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) y óxido de grafeno (GO) en diferentes dosis y dos profundidades del suelo, monitoreando la pérdida de masa del plástico, la química de la superficie, la resistencia mecánica, el crecimiento de las plantas y las comunidades microbianas. Los hallazgos ofrecen una estrategia de prueba de concepto para abordar los residuos plásticos recalcitrantes en suelos contaminados, al tiempo que reducen la fitotoxicidad del PE.
El polietileno representa aproximadamente el 60% de los residuos plásticos globales y persiste en los suelos debido a su inercia química. Los métodos de remediación convencionales, como la incineración y el relleno sanitario, son intensivos en energía y pueden generar contaminación secundaria. Los enfoques basados en plantas son de bajo costo y ecológicamente compatibles, pero la degradación cuantitativa del PE sigue siendo lenta: los sistemas de suelo con trigo perdieron solo un 2,8% en 100 días, y las rizosferas de soja degradaron alrededor del 8% de microplásticos de poli(adipato-co-tereftalato de butileno) (PBAT) en 70 días. Los nanomateriales de carbono (NM) pueden acelerar la descomposición de contaminantes en sistemas de laboratorio simplificados, pero su rendimiento en sistemas complejos suelo-planta, a lo largo del tiempo y en diferentes profundidades del suelo ha sido poco comprendido. El nuevo estudio aborda esta laguna.
En los controles plantados sin enmienda, la pérdida de PE se mantuvo baja: 0,6% en la superficie y 1,2% en el fondo después de 90 días. Sin plantas, el PE más los NM no mostraron degradación detectable, lo que subraya el papel esencial de la alfalfa. Los MWCNT produjeron el efecto superficial más fuerte, alcanzando una pérdida del 12,1% a 200 mg kg-1 después de 90 días y del 9,1% al día 30, mientras que la pérdida en la capa inferior se estabilizó cerca del 6%. El GO fue más débil en general pero más efectivo a 150 mg kg-1, alcanzando 7,0% en la superficie y 5,8% en la capa inferior a los 90 días. Las pruebas mecánicas mostraron PE prístino a 782,8 ± 0,3 MPa; los tratamientos plantados redujeron el módulo a 23,2 MPa en el fondo y 19,6 MPa en la superficie, siendo los MWCNT los que causaron la mayor pérdida. La espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR) y la espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) indicaron oxidación superficial, con una relación O 1s/C 1s de 0,49 en películas superficiales del tratamiento planta-MWCNT frente a 0,17 para el PE prístino.
El análisis microbiano reveló que los MWCNT enriquecieron degradadores tempranos como Pseudolabrys y Oleiharenicola y el ortólogo K00799 predicho de la Enciclopedia de Genes y Genomas de Kioto (KEGG), mientras que el GO mantuvo Rhodanobacter y Gemmatimonas y K02003. El PE solo redujo el potencial de germinación en un 32–35% y la tasa de germinación en un 16–18%; los NM aliviaron esta fitotoxicidad. Los autores dijeron que el avance clave fue separar la química superficial rápida de los procesos más lentos impulsados por las raíces. Señalaron que los MWCNT parecían actuar casi como un catalizador temprano en la superficie, mientras que el GO apoyaba una respuesta microbiana más sostenida en las profundidades del suelo. También enfatizaron que la planta era esencial: sin alfalfa, no ocurrió degradación medible de PE incluso con nanomateriales.
Los hallazgos apuntan a dos posibles aplicaciones. Los MWCNT podrían ser adecuados para la limpieza intensiva a corto plazo de puntos críticos contaminados en la superficie, donde la oxidación rápida y la pérdida de masa son prioridades. El GO podría explorarse mejor para la restauración del suelo a mayor profundidad y a más largo plazo en sinergia con las raíces de las plantas, especialmente en dosis optimizadas. Sin embargo, el estudio también encontró recuentos más bajos de trampas de insectos en la mayoría de los tratamientos con nanomateriales, lo que señala posibles efectos no objetivo. La optimización de dosis, los controles de seguridad para los trabajadores, las reducciones de costos y la evaluación del ciclo de vida son necesarios antes de su uso en el campo. Las películas comerciales de PE también contienen aditivos como el negro de carbono, cuyas interacciones con los nanomateriales y los intermedios de degradación requieren más estudio. En conjunto, estos hallazgos resaltan la necesidad de equilibrar la eficiencia de degradación con la seguridad ecológica. La investigación se publicó con DOI 10.1016/j.ese.2026.100772.
