GRUPO OPERATIVO PLÁSTICOS BIODEGRADABLES DE ACOLCHADO
Título del proyecto – Uso de microorganismos autóctonos para acelerar la degradación de los acolchados biodegradables en suelo en las condiciones agroclimáticas de la Región de Murcia
El objetivo es desarrollar el uso de microorganismos autóctonos para acelerar la biodegradación de las películas de acolchado biodegradable en las condiciones agroclimáticas de la Región de Murcia. Presenta una parte experimental que se ha estructurado en 3 fases, coincidentes cada una con uno de los 3 objetivos parciales del proyecto: fabricación de una película de acolchado que permita una mayor degradación por microorganismos al finalizar su ciclo de vida útil, identificación de microorganismos involucrados en el proceso de degradación de los acolchados, así como su selección y multiplicación, y realizar ensayos de velocidad de biodegradación en condiciones reales de campo.
En la finca comercial Los Santos (La Puebla), de Bonduelle Fresh, el CETEC y el CEBAS-CSIC. obtuvieron muestras de acolchado comercial de Reyenvas nuevo y sin utilizar, así como del acolchado persistente en el suelo tras varias semanas de cultivo y tras un año en el suelo, estos últimos en una parcela colindante en la que el año anterior había sido utilizado para un cultivo de lechuga. Se realizaron 4 formulaciones de acolchado biodegradable: 2 formulaciones adaptadas a los cultivos de otoño y primavera (ciclo de cultivo corto); y 2 formulaciones adaptadas a los cultivos de invierno (ciclo largo). El comportamiento de estas formulaciones se comparó con un acolchado biodegradable comercial seleccionado como testigo a partir de estudios realizados con anterioridad con varias muestras comerciales. La preparación de estas formulaciones se realizó en la planta piloto de CETEC.
La actividad desarrollada por el CEBAS fue proveer al CETEC de un primer pool de microorganismos (POOL 1) obtenidos a partir de los plásticos biodegradables del proyecto anterior para el desarrollo del ensayo de desintegración en el CETEC con suelos tomados en el campo de Cartagena
cedidos por la empresa BONDUELL. El ensayo de desintegración se realizó simulando las condiciones del Campo de Cartagena con las muestras del control, el film de Reyenvas de 12 micras de grosor.
Podemos confirmar, por tanto, que se han realizado los siguientes ensayos:
– Resistencia mecánica.
– Ensayo de envejecimiento acelerado.
– Ensayo de biodegradabilidad.
– Ensayo de desintegración en suelo.
Mediante estos dos últimos ensayos se valorará la velocidad de degradación de las diferentes formulaciones, con y sin el inóculo de microorganismos, comparando con el testigo comercial seleccionado.
En la planta piloto del CETEC, se llevó a cabo la fabricación de las dos formulaciones de acolchados biodegradables, la de ciclo corto y largo. Los materiales base que hemos utilizado han sido los polímeros biodegradables PBAT Y PLA. Para conferir las características propias a cada uno de los compounds, se han utilizado diferentes aditivos. Las diferentes proporciones en las que se han empleado los aditivos son las responsables del comportamiento posterior del film.
Tras comentar los resultados preliminares del ensayo de desintegración, se decidió desarrollar por parte de CETEC una nueva formulación de ciclo corto que cuya biodegradabilidad sea más rápida, modificando su composición. Esta nueva formulación fue ensayada tanto en campo como en laboratorio. Con el fin de acelerar la velocidad de degradación del acolchado CICLO CORTO 1 utilizado durante el primer año, se sustituyó en la formulación, el material PLA (ácido poliláctico) por PBS (polibutilsuccinato).
El CEBAS aportó un pool inicial de microorganismos (pool-1) a emplear para los ensayos en laboratorio. A partir del film biodegradable (Reyenvas) tomado en las instalaciones de BONDUELL se realizó el aislamiento de bacterias y hongos en medios específicos y se procedió a su identificación, con el objeto de continuar completando la colección de microorganismos capaces de biodegradar este tipo de plásticos. La utilización de este film se debió a que su composición es parecida a los formulados como CORTO1 y CORTO2. Los primeros microorganismos elegidos se han obtenido mediante aislamiento, caracterización y ensayos realizados anteriormente por el grupo del CEBAS con capacidad de degradar films biodegradables. Los microorganismos aislados, se han utilizado para realizar 2 ensayos de biodegradación del film biodegradable en condiciones in vitro. Una vez determinado el género se buscaron análogos comerciales, con todas las certificaciones para poder ser usados en el suelo sin riesgo alguno para el medio ambiente y el ser humano, ya que los ensayos se van a realizar en condiciones reales de campo. Además, esto permite tener un rápido escalado industrial y accesibilidad para el agricultor, en el corto tiempo del proyecto.
Tomando como base el pool 1 (inicial) se ha procedido a realizar nuevos aislamientos de microrganismos (bacterias y hongos respectivamente) relevantes en el proceso de biodegradación, procedentes de muestras tomadas de los acolchados determinados por CETEC, tras su incorporación al suelo,
permitiendo identificar nuevos microorganismos autóctonos directamente involucrados en el proceso de biodegradación. Además, el CEBAS, realizó otro experimento en condiciones controladas, pero con diferentes tipos de
suelo de las fincas experimentales donde paralelamente se están realizando los ensayos de campo. En este experimento se ha utilizado un POOLs 2 de microorganismos junto con el anterior (POOLs 1).
Se han utilizado 3 films diferentes, formulados por el CETEC, CORTO 1 (cultivo de ciclo corto ejm. Lechuga, escarola…) de12µm, de espesor, LARGO (cultivo de ciclo largo ejm. Melón y sandia…) de 12µm de espesor, y CORTO 2 (cultivo de ciclo corto ejm. Lechuga, escarola…) de 12µm de espesor, de los cuales, debido a los resultados en el laboratorio realizados por el CETEC solo el CORTO1 y el CORTO 2 se han ensayado en campo, en el primer y segundo año respectivamente. Según los criterios del CETEC para acelerar la velocidad de degradación del acolchado CORTO 1 utilizado durante el primer año, por uno más biodegradable se cambió la formulación y se creó el CORTO 2 (Tabla 1), la principal diferencia es el cambio de PLA (ácido poliláctico) por PBS (polibutilsuccinato).
Posteriormente, se realizaron los ensayos de biodegradación que indican la capacidad de un polímero de ser degradado aeróbica o anaeróbicamente, y se basan en la determinación de la biodegradabilidad aeróbica final de los materiales plásticos en suelo, mediante el uso de un respirómetro, midiendo la
producción de CO2 de cada muestra. Para la realización de estos ensayos, se procedió a la cogida de muestras de suelo en las parcelas en cuyos cultivos se habían usado los acolchados y que posteriormente fueron triturados y enterrados. De la realización de esta tarea por parte del CETEC, se puede remarcar que la biodegradación dependerá del envejecimiento de los acolchados (radiación UV, tensiones, etc.), de la humedad del terreno y de la
cantidad de microorganismos adecuados presentes en el suelo.
Una vez aplicados los microorganismos en los ensayos y enterrado el acolchado siguiendo la práctica agrícola habitual, CEBAS ha realizado el seguimiento de la evolución de la microbiota del complejo acolchado/suelo, valorando la supervivencia del pool y controlando la variación de la misma. Los análisis de la comunidad microbiana de los suelos, muestran que tanto la comunidad bacteriana como la fúngica es diferente significativamente entre los diferentes tratamientos. También se han analizado las actividades enzimáticas de los suelos, ya que la degradación de los films biodegradables en los suelos con los diferentes microorganismos inoculados ha generado un aumento de la actividad microbiana de los suelos. Este seguimiento de la microbiota, nos indica que la inoculación de los diferentes microorganismos
produce un cambio en la comunidad microbiana (bacterias y hongos incrementando la presencia de los mismos.