Dinámica de ingestión y excreción de microplásticos por larvas de mosca de soldado negro y correlación con el tamaño de la abertura de la boca

Siebe Lievens

Abstracto

Las larvas de mosca de soldado negro (BSF) (Hermetia illucens) son comederos voraces que se pueden criar en flujos de residuos de alimentos procedentes de la industria alimentaria y los minoristas. Debido a que estos flujos de residuos de alimentos se desempaquetan automáticamente en cantidades sustanciales, pueden contener microplásticos, lo que podría poner en peligro la seguridad química de las larvas cuando se aplican como ingredientes compuestos para piensos. Durante este estudio, se supervisó la dinámica de la ingestión y excreción de microplásticos por las larvas de BSF criadas en sustratos que contienen diferentes contenidos (wMP = 0,00, 0,01, 0,10, 0,50, 1,00, 3,00 %) de microplásticos fluorescentes marcados con azul (tamaño medio, Dv(50) = 61,5 Para correlacionar el tamaño de las partículas con su absorción, se midieron las dimensiones de apertura de la boca larvaria durante el proceso de cría. En conclusión, parecía que la ingestión de microplásticos por las larvas de BSF depende de la carga inicial de partículas, el tamaño de la boca y, en consecuencia, también la edad. Las larvas redujeron entre 131 (wMP = 0,01%) y 4866 (wMP = 3,00 %) partículas que llevaron a factores de bioacumulación (BAF) entre 0,12 (wMP = 3,00 %) y 1,07 (wMP = 0,01 %). Las larvas también parecían excretar los microplásticos, reduciendo los BAF a valores entre 0,01 (wMP = 3,00 %) y 0,54 (wMP = 0,01 %).

Introducción

Hermetia illucens, también conocida como la mosca soldado negra (BSF), es una especie de insecto con un ciclo de vida holometabólico que consta de cuatro etapas de vida. El ciclo de vida del BSF se extiende, dependiendo del sustrato de cría, 40-45 días1,2,3. Aunque la mosca adulta está dotada de partes bucales bien desarrolladas y un canal alimentario funcional, no consumen alimentos4. Por el contrario, las larvas de la mosca del soldado negro son comederos voraces. Esto significa que se pueden criar en flujos de residuos de baja a alta calidad, que van desde el estiércol hasta los residuos de los minoristas5, convirtiendo estos flujos en valiosa biomasa6. También tienen un alto contenido de grasas y proteínas, y contienen aminoácidos esenciales, vitaminas y minerales, lo que les da un gran potencial como ingrediente compuesto para piensos7,8. Dado el potencial de las larvas de BSF para crecer en varias corrientes residuales, también hay una creciente preocupación por los microplásticos que están potencialmente presentes en este tipo de corrientes. Los residuos de alimentos que se originan, por ejemplo, en la industria alimentaria (por ejemplo, productos rechazados o en mal estado, etc.) y las sobras de los supermercados y los servicios de catering a menudo se envuelven en materiales de embalaje de plástico. Estos productos son recogidos por empresas de gestión de residuos orgánicos que utilizan equipos de desembalaje para separar los residuos de alimentos de los materiales de embalaje9. Esas máquinas tienen capacidades que oscilan entre 5 y 20 toneladas/día10, lo que permite procesar cantidades significativas de desperdicio de alimentos. La actividad de desembalaje da como resultado una pasta orgánica que puede contener pequeñas cantidades de plásticos de varios tamaños. Debido a su alto contenido orgánico, esta mezcla es adecuada para la producción de biogás, mientras que su residuo se puede utilizar como fertilizante orgánico9,11. Además del uso de flujos de residuos de alimentos como precursores de biogás, los residuos de alimentos también se pueden aplicar como sustratos de cría para las larvas de BSF, que a su vez se pueden utilizar como un ingrediente valioso en el alimento compuesto (preparación para su reutilización). Este último corresponde a un producto de mayor valor en comparación con la generación de energía de acuerdo con la gestión de la jerarquía de residuos presentada por la Directiva 2008/98/CE12 de la UE. Sin embargo, un requisito esencial del uso de residuos de alimentos para producir larvas de BSF es que la presencia de partículas de plástico en el sustrato de alimentación de insectos no comprometa la seguridad de los insectos como ingredientes para piensos.

En el estudio de Lievens et al.¹³, las larvas de BSF estuvieron expuestas a varias concentraciones de macro, mesoplásticos y microplásticos de cloruro de polivinilo (PVC). En general, la presencia de PVC en el sustrato no afectó al crecimiento de las larvas. A partir de estos resultados, surgieron nuevas preguntas, incluyendo si las larvas de BSF son capaces de ingerir y/o excretar dichos microplásticos. Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo comprender la dinámica de la ingestión y excreción de microplásticos por las larvas de BSF, que actualmente carece. Específicamente, se desarrolló un método para visualizar y cuantificar los microplásticos fluorescentes de polietileno marcados con azul en el lumen del canal alimentario de las larvas de BSF. Posteriormente, las larvas de BSF se criaron en un desperdicio de alimentos artificial (una mezcla de frutas, verduras, productos lácteos y pan)⁹ con diferentes contenidos de microplásticos y se aplicó el método de visualización para cuantificar la ingestión y excreción de los microplásticos. Además, planteamos la hipótesis de que se puede establecer una correlación entre la absorción de microplásticos, la apertura de la boca y la edad de las larvas de BSF. Por lo tanto, el tamaño de apertura de la boca de las larvas de BSF de diferentes edades se midió mediante microscopía electrónica de barrido (SEM).

Resultados y discusión

Caracterización de microplásticos

Las partículas de polietileno marcadas con azul utilizadas en este estudio eran claramente esféricas, con una superficie lisa (Fig. 1) y una distribución de tamaño de partícula relativamente pequeña. Los valores del percentil ponderado por volumen Dv(10), Dv(50) y Dv(90) fueron 46,6 ± 0,1 μm, 61,5 ± 0,1 μm y 82,0 ± 0,4 μm, respectivamente, lo que significa que el 10, 50 y el 90 % de las partículas son más pequeñas que el tamaño respectivo. El tamaño medio de estas partículas marcadas con azul (Dv(50) = 61,5 μm) se correspondió con el tamaño de partícula (53-63 µm) proporcionado por el proveedor, y se utilizó para otros cálculos del factor de bioacumulación (BAF)...

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