Climate warming accelerates plastic degradation and secondary microplastic formation
Questo studio dimostra che il riscaldamento globale accelera significativamente la fotodegradazione e la frammentazione di plastiche comuni (PP, PE e PET) in microplastiche secondarie, con gli aumenti relativi più pronunciati che si verificano nelle regioni ad alta latitudine in rapido riscaldamento, nonostante i tassi assoluti più elevati si riscontrino nei tropici.
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La plastica è progettata per durare. Dalle bottiglie d'acqua che portiamo con noi ai tubi che portano l'acqua nelle nostre case, questi materiali sono scelti per la loro capacità di resistere agli elementi senza sfaldarsi. Questa durabilità è una caratteristica, non un difetto, per i prodotti di cui ci affidiamo ogni giorno. Tuttavia, una volta che la plastica entra nell'ambiente, quella stessa ostinazione diventa un problema. Invece di svanire, la plastica si decompone lentamente nel corso di decenni, frantumandosi in pezzi sempre più piccoli noti come microplastiche. Questi minuscoli frammenti contaminano ora i nostri oceani, i nostri suoli e persino l'aria che respiriamo. Per molto tempo, gli scienziati hanno compreso che la luce solare e l'usura fisica causano questa decomposizione, ma un pezzo critico del puzzle è rimasto poco chiaro: come influisce l'aumento della temperatura del nostro pianeta su questo processo? Mentre il mondo si scalda e le ondate di calore diventano più frequenti, la domanda non riguarda più solo quanto duri la plastica, ma quanto velocemente possa fallire e trasformarsi in inquinamento sotto un cielo sempre più caldo.
Un team di ricercatori presso l'Istituto Tecnico KTH in Svezia, lavorando con colleghi della Francia e della Cina, si è posto l'obiettivo di rispondere a questa domanda. Si sono concentrati su tre delle plastiche più comuni in uso oggi: il polipropilene, spesso presente in contenitori per alimenti e imballaggi; il polietilene a bassa densità, usato in sacchetti e pellicole di plastica; e il polietilene tereftalato, il materiale alla base della maggior parte delle bottiglie d'acqua. Gli scienziati volevano vedere se il calore associato al riscaldamento globale avrebbe accelerato l'invecchiamento di questi materiali, causando loro di diventare fragili e di rompersi in microplastiche molto più velocemente di quanto precedentemente previsto. Per scoprirlo, non si sono limitati a ipotizzare; hanno sottoposto campioni di queste plastiche a condizioni di laboratorio controllate che simulavano gli effetti della luce solare e del calore nel tempo, misurando attentamente quanto tempo occorresse ai materiali per perdere la loro resistenza e frantumarsi.
I risultati hanno rivelato un legame diretto e accelerato tra calore e decomposizione della plastica. I ricercatori hanno scoperto che all'aumentare della temperatura, il tasso con cui queste plastiche si degradano aumenta drasticamente, seguendo un modello in cui anche un piccolo aumento di calore porta a un incremento sproporzionatamente grande del danno. Per la plastica più sensibile testata, il polipropilene, uno scenario di riscaldamento globale di soli 1,5 gradi Celsius sopra i livelli preindustriali è stato sufficiente per accelerare la degradazione di quasi il 16 percento. Quando hanno simulato condizioni più estreme, come i picchi di calore di 5 o 10 gradi Celsius che stanno diventando più comuni, l'accelerazione è stata ancora più severa, con tassi di degradazione che sono balzati rispettivamente oltre il 60 e il 160 percento. Ciò significa che in un mondo che si scalda, i prodotti di plastica non stanno solo invecchiando leggermente più velocemente; stanno raggiungendo la fine della loro vita utile molto prima, portando a guasti prematuri e a un'ondata di creazione di microplastiche.
Lo studio ha anche scoperto come questo processo si manifesti in tutto il mondo. Nelle zone che sono già calde, come le regioni tropicali e subtropicali del Nord Africa, del Medio Oriente e dell'Asia meridionale, il tasso assoluto di decomposizione della plastica è il più alto. Il calore in queste regioni agisce come un acceleratore costante, facendo sì che le plastiche si sbriciolino in microplastiche molto più rapidamente rispetto ai climi più freddi. Tuttavia, i ricercatori hanno anche trovato un modello diverso nelle aree che si stanno riscaldando rapidamente alle latitudini più elevate, come parti del Nord America e dell'Europa. Sebbene l'entità totale della decomposizione in queste zone possa essere ancora inferiore rispetto ai tropici, la velocità con cui la degradazione aumenta è la più drammatica. Queste regioni più fredde stanno registrando l'accelerazione relativa più forte perché si stanno riscaldando molto velocemente, trasformandole in nuovi hotspot per il cedimento della plastica guidato dal clima.
Forse la scoperta più sorprendente è stata come le ondate di calore agiscano come un trigger duraturo per il danno. I ricercatori hanno simulato brevi periodi di calore estremo, simili a un'ondata di calore estiva, e hanno scoperto che questi brevi picchi avevano un effetto permanente. Anche dopo che la temperatura era tornata alla normalità, la plastica continuava ad invecchiare più velocemente rispetto a quanto sarebbe accaduto senza il picco. Era come se l'ondata di calore avesse spinto il materiale più vicino al suo punto di rottura e, una volta superata quella soglia, la plastica diventasse fragile e si frantumasse in microplastiche quasi istantaneamente quando sottoposta alla normale usura. Ciò suggerisce che le frequenti e intense ondate di calore del futuro potrebbero causare il fallimento improvviso e catastrofico delle plastiche, piuttosto che una degradazione lenta su molti anni.
I cambiamenti fisici all'interno della plastica spiegano perché ciò accada. Man mano che la plastica assorbe calore e luce solare, le sue lunghe catene molecolari iniziano a rompersi, un processo chiamato scissione della catena (chain scission). Questo indebolisce la struttura interna del materiale, facendogli perdere flessibilità e rendendolo fragile. I ricercatori hanno osservato che una volta che la plastica raggiungeva un punto critico di fragilità, non si consumava semplicemente lentamente, ma si fratturava completamente. Le microplastiche risultanti non erano uniformi; variavano in dimensione, da minuscoli granelli a scaglie più grandi, ma condividevano un tratto comune: erano chimicamente alterate, con superfici più reattive e soggette a ulteriore decomposizione. Ciò significa che le microplastiche generate in un mondo che si scalda non sono solo piccoli pezzi del materiale originale; sono chimicamente diverse e potenzialmente più nocive.
Questa ricerca evidenzia un preoccupante ciclo di feedback. Mentre il pianeta si scalda, le plastiche si decompongono più velocemente, rilasciando più microplastiche nell'ambiente. Queste microplastiche possono poi contribuire ulteriormente al cambiamento climatico influenzando il modo in cui l'atmosfera assorbe e riflette il calore. Inoltre, se i prodotti di plastica falliscono prima, devono essere sostituiti più spesso, portando a un aumento della produzione e dello smaltimento, che a loro volta generano più gas serra. Lo studio suggerisce che la durabilità che un tempo esaltavamo nella plastica sta diventando un limite in un clima che si scalda. Comprendendo che il calore è un potente acceleratore della decomposizione della plastica, gli scienziati e i decisori politici possono iniziare a ripensare a come progettiamo i materiali e gestiamo i rifiuti. I risultati indicano che, senza tenere conto degli effetti acceleranti dell'aumento delle temperature, i nostri attuali modelli per l'inquinamento da plastica e la resilienza delle infrastrutture potrebbero sottostimare l'entità del problema. Il calore non sta solo scaldando l'aria; sta attivamente accelerando la disintegrazione del materiale più ubiquitario del mondo moderno.
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