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Jun 06, 2023

Un approccio analitico avanzato per valutare il lungo

npj Materiali Degradazione volume 7, Numero articolo: 59 (2023) Cita questo articolo 668 Accessi Dettagli metriche La determinazione dei pericoli posti dalle microplastiche (MP, <5 mm) richiede la comprensione di

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Determinare i pericoli posti dalle microplastiche (MP, <5 mm) richiede la comprensione dei processi di degradazione della plastica quando esposta alle forze atmosferiche ambientali. Tuttavia, nonostante i rischi percepiti, esistono informazioni limitate sulla naturale progressione degli agenti atmosferici delle microplastiche negli ambienti marini. I nostri risultati, provenienti da condizioni ambientalmente realistiche, rivelano che gli agenti atmosferici marini a lungo termine hanno provocato un significativo degrado delle superfici plastiche e delle fasi di massa, che variavano in base al tempo e al tipo di polimero plastico. La plastica presentava bioincrostazioni e una morfologia superficiale, stabilità termica e firma chimica alterate. Le micronanoplastiche secondarie (MNP, <1 µm) si sono formate da superfici di plastica esposte agli agenti atmosferici, supportate da una significativa riduzione delle dimensioni dei pellet di PCL e PVC. Utilizzando dati del mondo reale, riveliamo che le superfici di plastica possono degradarsi a una velocità fino a 469,73 µm all’anno, 12 volte maggiore rispetto alle stime precedenti. I nostri dati di serie temporali forniscono informazioni preziose per lo sviluppo di quadri di valutazione del rischio specifico per la plastica e per la futura politica sulla plastica.

La plastica è un prolifico agente inquinante ambientale: si stima che il 79% di tutti i rifiuti plastici finisca nelle discariche e nell’ambiente1, emergendo come un contaminante che desta crescente preoccupazione. Al ritmo attuale del consumo globale di plastica, si stima che la massa della plastica marina triplicherà, passando da 50 milioni di tonnellate (MT) nel 2015 a 150 MT nel 20252,3, con implicazioni significative per la salute e il funzionamento degli ecosistemi degli ambienti marini. Entrando nell'ambiente, la plastica è continuamente soggetta alle forze atmosferiche, generando microplastiche (MP, di dimensioni <5 mm) e sottoprodotti potenzialmente tossici del processo di degradazione della plastica4. La plastica interagisce continuamente con l’ambiente circostante, portando alla trasformazione delle superfici esposte, potenziando al tempo stesso i loro effetti tossici. Fattori ambientali come calore, umidità, radiazioni ultraviolette (UV), ozono, forze meccaniche, sostanze chimiche e microrganismi contribuiscono al degrado della plastica. Sebbene le condizioni necessarie per la completa mineralizzazione della plastica in composti non tossici siano improbabili o naturalmente lente4,5, l’invecchiamento è uno dei processi più critici che influenzano il destino della plastica marina e deve ancora essere compreso. La degradazione della plastica avviene diversi ordini di grandezza più lentamente nell’ambiente marino che negli ambienti terrestri, a causa delle temperature e dell’intensità UV più basse sulla superficie del mare5. Qui la plastica è in costante contatto con l’acqua, i composti chimici e biologici disciolti e i microbi, che possono fungere da catalizzatori per il processo di degradazione6.

La conoscenza attuale della plastica esposta agli agenti atmosferici è per lo più generata attraverso simulazioni di invecchiamento e osservazioni di plastica raccolta sul campo, a cui mancano le necessarie informazioni su scala temporale. Gli studi sull’invecchiamento artificiale forniscono prove degli impatti dei processi atmosferici, tra cui sfaldamento, screpolature e cambiamenti nella rugosità superficiale7, nonché il rilascio di microscopiche particelle di plastica8. Solo pochi studi hanno esplorato il comportamento naturale dei materiali plastici agli agenti atmosferici9,10,11, tuttavia la maggior parte ha una portata limitata e si concentra su pochi tipi di polimeri plastici e/o su intervalli di tempo relativamente brevi. In assenza di strumenti analitici avanzati, gli studi precedenti non sono stati in grado di caratterizzare completamente il comportamento delle plastiche ambientali agli agenti atmosferici, impedendo una comprensione approfondita del loro rischio ambientale. I cambiamenti nelle proprietà superficiali, tra cui idrofobicità/idrofilicità, carica superficiale e ruvidità, possono influenzare l'adsorbimento di contaminanti chimici, le interazioni con i colloidi naturali e la presenza di biofilm microbici12,13. Allo stesso tempo, le proprietà strutturali della plastica (ad esempio grado di cristallinità, diffusività e struttura molecolare) possono influenzare profondamente la stabilità meccanica delle particelle plastiche e i processi di adsorbimento-desorbimento chimico14.