Micro/Nanoplastic Formation by Polymer Processing
Questo studio rivela che l'estrusione a fusione, una fase standard della lavorazione dei polimeri, è una fonte intrinseca di micro e nanoplastiche attraverso diverse chimiche polimeriche a causa della separazione di fase causata dalla scissione ossidativa delle catene, rendendo necessari nuovi strategie di mitigazione per prevenire la degradazione delle catene alla fonte.
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Immaginate un mondo in cui le minuscole, invisibili particelle di plastica che inquinano i nostri oceani e i nostri fiumi non siano solo il risultato della degradazione di vecchie bottiglie esposte al sole o dell'usura degli pneumatici sulla strada. Per molto tempo, gli scienziati hanno pensato che queste "microplastiche" e "nanoplastiche" — pezzi più piccoli di un granello di sabbia o persino di un capello umano — fossero create principalmente dopo l'acquisto della plastica, attraverso l'esposizione agli agenti atmosferici e l'usura. Ma se l'atto stesso di fabbricare la plastica stesse segretamente generando questi piccoli invasori? Questo articolo si addentra in questo mistero, esplorando una fabbrica nascosta all'interno delle macchine che trasformano le materie prime chimiche nella plastica che usiamo ogni giorno. Per comprendere la storia, è necessario sapere due cose: prima, che quando la plastica viene fusa e spinta attraverso una macchina (un processo chiamato estrusione), essa si scalda e subisce uno stress, il che può spezzare le sue lunghe catene molecolari in pezzi più corti e frammentati. Secondo, che la natura odia mescolare cose che non vanno d'accordo; se mescoli olio e acqua, essi si separano. Gli scienziati in questo studio si sono chiesti se queste catene di plastica rotte e "malate" potessero agire come l'olio, rifiutandosi di mescolarsi con la plastica sana e formando invece le proprie piccole e deboli isole che alla fine si staccano.
I ricercatori, un team della Columbia University e di altre istituzioni, hanno deciso di testare un'idea audace: che la routine di fusione e modellazione della plastica sia in realtà una fonte importante di inquinamento da microplastiche, ancora prima che la plastica entri mai in contatto con l'ambiente. Non si sono limitati a tirare a indovinare; hanno preparato sei diversi tipi di plastica — che vanno dai sacchetti flessibili che usiamo per la spesa ai contenitori rigidi per l'elettronica — e li hanno fatti passare attraverso macchine di fusione di tipo industriale. Quando hanno lavato la plastica appena fusa con l'acqua, l'acqua non è rimasta limpida. Al contrario, è diventata torbida a causa di minuscole particelle. Asciugando quest'acqua, hanno raccolto una polvere bianca di microplastiche. Hanno scoperto che anche dopo soli 5 minuti di lavorazione, la plastica iniziava a rilasciare queste particelle. Infatti, dopo una corsa più lunga di 15 minuti, circa l'1% della massa totale di plastica si era trasformata in questi minuscoli frammenti. Ciò potrebbe sembrare poco, ma in una fabbrica che produce tonnellate di plastica, si tratta di una quantità enorme di inquinamento creato proprio alla fonte.
Per capire perché ciò stesse accadendo, il team ha giocato il ruolo del detective con le particelle. Le hanno osservate sotto microscopi potenti e hanno scoperto che erano irregolari, dalle forme strane e molto più piccole della plastica originale. Fondamentalmente, hanno scoperto che queste minuscole particelle erano chimicamente diverse: erano "ossidate", il che significa che avevano assorbito atomi di ossigeno durante il processo di fusione calda, rendendole corte e frammentate. Le catene di plastica sane e lunghe non volevano stare insieme a quelle corte e ossidate. È come cercare di mescolare un cane gigante e amichevole con un piccolo e scontroso criceto; alla fine, il criceto viene spinto verso il bordo. Gli scienziati hanno usato simulazioni al computer per osservare questo dramma mentre si svolgeva. Hanno visto che, quando la plastica si raffreddava, queste catene corte e ossidate venivano spinte verso la superficie del materiale, formando una pelle sottile e fragile. Quando la plastica viene manipolata o lavata, questa pelle debole si stacca, creando le microplastiche.
Il team ha anche testato uno scenario "e se" utilizzando modelli informatici per vedere se il modo in cui la plastica si raffreddava fosse importante. Hanno scoperto che se la plastica si raffreddava lentamente, le catene corte e ossidate avevano il tempo di migrare fino alla superficie, creando uno strato di materiale debole. Ma se la plastica si raffreddava velocemente, quelle catene rimanevano intrappolate all'interno, nel mezzo. Ciò suggerisce che la velocità di raffreddamento cambia la quantità di inquinamento creato. Hanno persino provato a "curare" la plastica rimuovendo quello strato esterno debole. Quando lo hanno fatto, la plastica rimanente era molto più forte e resistente, dimostrando che l'inquinamento non era un incidente casualo, ma uno strato specifico di materiale debole situato all'esterno.
Questa scoperta cambia la storia dell'inquinamento da plastica. Non si tratta solo di abbandono di rifiuti o di vecchi scarti che si degradano; l'inquinamento inizia nel momento stesso in cui la plastica viene prodotta. Il documento esclude l'idea che ciò sia causato solo dagli additivi (come coloranti o addolcitori) miscelati nella plastica, dimostrando che anche la plastica pura compie questo processo. Suggerisce anche che il modo usuale in cui pensiamo al riciclo — ovvero fondere la plastica per creare nuovi oggetti — potrebbe in realtà peggiorare il problema, creando più di queste catene minuscole e rotte ogni volta che il materiale viene rifuso. Sebbene lo studio non offra ancora una soluzione magica, indica una nuova strada: se possiamo impedire alle catene di plastica di rompersi fin dall'inizio, o se possiamo controllare come si raffreddano per mantenere quei frammenti deboli intrappolati all'interno, potremmo essere in grado di fermare questo inquinamento prima ancora che lasci il pavimento della fabbrica. Gli autori precisano con cautela che questa è una nuova via che hanno scoperto, supportata da esperimenti e simulazioni, ma è un segnale chiaro che il viaggio verso una plastica più pulita potrebbe dover iniziare molto prima di quanto pensassimo.
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