Fragmentation and depolymerization of conventional and biodegradable microplastics in Eisenia fetida and Eisenia andrei
Questo studio dimostra che, sebbene il passaggio intestinale attraverso i lombrichi del genere *Eisenia* frammenti e alteri chimicamente significativamente le microplastiche di polietilene, polibutilene e acido polilattico, il polimero biodegradabile (PLA) causa la degradazione chimica e la mortalità dei lombrichi più gravi, indicando che non è necessariamente l'opzione più sicura nei suoli agricoli su brevi periodi di esposizione.
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Il suolo sotto i nostri piedi è un mondo frenetico di creature minuscole che smuovono, mangiano e riciclano materia organica, mantenendo la terra fertile e viva. Tra questi operai ci sono i lombrichi, spesso chiamati gli ingegneri dell'ecosistema, perché spostano enormi quantità di terreno attraverso i loro corpi. Per decenni, gli scienziati si sono preoccupati di come l'inquinamento da plastica influenzi questi animali, concentrandosi soprattutto su come la plastica danneggi i lombrichi. Ma è emersa una domanda più recente e complessa: cosa succede alla plastica stessa quando passa attraverso un lombrico? Le plastiche non sono solo pezzi inerti di spazzatura; sono lunghe catene di molecole che possono frammentarsi. Quando un lombrico mangia un pezzo di plastica, l'ambiente ostile all'interno del suo intestino potrebbe sminuzzare la plastica in pezzi più piccoli o persino alterarne la struttura chimica. Questo processo è fondamentale perché se la plastica si rompe in frammenti invisibili o sostanze chimiche tossiche, potrebbe diventare più pericolosa per il suolo e per le creature che vi vivono, piuttosto che meno.
Un team di ricercatori ha deciso di osservare questo processo in tempo reale, utilizzando due tipi comuni di lombrichi che si trovano nel compost: Eisenia fetida e Eisenia andrei. Volevano vedere cosa succede quando questi lombrichi mangiano tre diversi tipi di microplastiche — particelle minuscole più piccole di un'unghia. Due di queste plastiche erano quelle tradizionali, a base di petrolio, note per essere molto resistenti e difficili da decomporre: il polietilene, il materiale utilizzato in molti sacchetti di plastica, e il polibutilene. La terza era l'acido polilattico, una plastica fatta di amido vegetale che viene commercializzata come biodegradabile, il che significa che dovrebbe decomporsi naturalmente nell'ambiente. Gli scienziati hanno inserito i lombrichi in contenitori con compost mescolato a queste plastiche e li hanno osservati per 35 giorni. Successivamente, hanno estratto con cura i lombrichi e recuperato le particelle di plastica che erano passate attraverso i loro sistemi digestivi per misurare esattamente quanto la plastica fosse cambiata.
I risultati hanno rivelato una storia sorprendente su come diverse plastiche si comportano all'interno di un organismo vivente. In primo luogo, i lombrichi avevano frammentato tutte le plastiche in pezzi più piccoli. In media, le particelle che i lombrichi hanno espulso erano circa il 58 percento più piccole di quelle che avevano mangiato. Tuttavia, il tipo di plastica contava molto. La plastica biodegradabile, l'acido polilattico, era stata la più frammentata, seguita dal polibutilene, mentre il tradizionale polietilene era cambiato meno. Questa frammentazione fisica era solo metà della storia. Quando i ricercatori hanno esaminato la struttura chimica delle plastiche utilizzando uno speciale scanner a luce, hanno scoperto che la plastica biodegradabile aveva subito anche il maggior danno chimico. Le sue catene molecolari erano state tagliate o spezzate molto più severamente rispetto alle catene delle altre due plastiche. In effetti, il cambiamento chimico era così distinto che i ricercatori potevano identificare esattamente quale plastica avesse mangiato un lombrico semplicemente guardando la firma chimica dei resti.
Forse il risultato più sorprendente è stato come questa degradazione abbia influenzato i lombrici stessi. Contrariamente alla speranza che le plastiche biodegradabili siano più sicure per la natura, i lombrici che avevano mangiato la plastica biodegradabile avevano registrato i tassi di mortalità più elevati. Il tasso di mortalità per i lombrichi che mangiavano la plastica vegetale era significativamente più alto rispetto a quelli che mangiavano le plastiche a base di petrolio. I ricercatori hanno scoperto che una specie di lombrico, Eisenia fetida, era generalmente più sensibile alle plastiche rispetto all'altra, ma questa differenza diventava molto più marcata quando i lombrichi mangiavano le plastiche che si degradavano più velocemente. Più la plastica si degradava chimicamente all'interno del lombrico, maggiore era la probabilità che il lombrico morisse. Ciò suggerisce che il processo di degradazione della plastica rilasci qualcosa — forse piccoli frammenti chimici o sottoprodotti — che è dannoso per la salute del lombrico. Le plastiche tradizionali e resistenti causavano meno cambiamenti chimici e comportavano meno decessi, mentre la plastica "green", che doveva essere l'opzione più sicura, causava la maggiore interruzione fisica e chimica e la mortalità più alta.
Lo studio ha utilizzato anche modelli informatici per vedere se fosse possibile prevedere tali risultati sulla base dei dati raccolti. I computer sono stati molto bravi a prevedere i cambiamenti chimici della plastica, confermando che il tipo di plastica era il fattore principale di ciò che accadeva. Tuttavia, i computer hanno faticato a prevedere quanto la plastica si sarebbe rimpicciolita fisicamente. Ciò suggerisce che, mentre la degradazione chimica è un risultato diretto del materiale plastico, la frammentazione fisica della plastica all'interno del lombrico è un processo caotico, che probabilmente dipende da fattori casuali come il modo in cui la plastica si muoveva nell'intestino o quanto veniva schiacciata. Questa distinzione è importante perché significa che il semplice fatto di sapere che una plastica è biodegradabile non garantisce che sarà innocua nel breve termine.
In definitiva, questa ricerca mette in discussione l'idea semplicistica che le plastiche biodegradabili siano automaticamente migliori per la vita del suolo. Durante il periodo di 35 giorni dell'esperimento, la plastica biodegradabile non è stata l'opzione più benigna; si è decomposta più velocemente e ha ucciso più lombrichi. Lo studio indica che le fasi intermedie della biodegradazione, in cui la plastica si sta frammentando ma non è ancora scomparsa, potrebbero rappresentare un periodo di alto rischio per le creature del suolo. Sebbene queste plastiche possano eventualmente scomparire su lunghi periodi, il processo della loro decomposizione nell'intestino di un ingegnere del suolo può rilasciare effetti nocivi che le plastiche tradizionali, non degradabili, non causano nello stesso modo. I risultati suggeriscono che dobbiamo guardare oltre il semplice fatto che una plastica possa eventualmente decomporsi e considerare cosa accade al suolo e ai suoi abitanti durante il processo di decomposizione stesso.
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