Advancing Microplastic Analysis in Complex Matrices Towards Harmonization: Insights from an Interlaboratory Study Supporting the Development of a Standardized Extraction Protocol
Questo studio interlaboratorio dimostra che un protocollo di estrazione armonizzato per le microplastiche nel compost è fattibile ed efficace attraverso diverse tecniche analitiche, identificando al contempo che la variabilità nella quantificazione deriva principalmente dai metodi di sottocampionamento e di analisi piuttosto che dal processo di estrazione stesso, fornendo così approfondimenti critici per lo sviluppo della norma ISO 24899.
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I rifiuti di plastica sono un ospite persistente nel nostro ambiente, che si frammenta nel tempo in minuscoli pezzi noti come microplastiche. Queste particelle sono così piccole da potersi nascondere nel suolo, nell'acqua e persino nel compost che usiamo per coltivare il cibo. Poiché sono invisibili a occhio nudo e mescolate a materiali complessi come terra e foglie in decomposizione, trovarle e contarle è incredibilmente difficile. Gli scienziati hanno cercato di concordare su un unico metodo affidabile per estrarre questi pezzetti di plastica dalla terra, in modo da poter misurare quanto ce ne sia. Senza un metodo comune, un laboratorio potrebbe trovare molta plastica mentre un altro ne trova pochissima, rendendo impossibile confrontare i risultati o comprendere la reale entità del problema.
Per risolvere questo problema, un grande gruppo di ricercatori provenienti da università, agenzie governative e aziende private in tutta Europa e negli Stati Uniti ha unito le forze. Volevano testare una specifica ricetta per l'estrazione delle microplastiche dal compost. L'obiettivo era vedere se diversi laboratori, utilizzando attrezzature differenti, potessero seguire gli stessi passaggi e ottenere risposte simili. Hanno preparato un lotto speciale di compost, un terreno ricco di nutrienti fatto di materia vegetale in decomposizione, e vi hanno mescolato una quantità nota di due tipi di plastica: una plastica flessibile comune chiamata polietilene a bassa densità, e una plastica biodegradabile spesso usata per il confezionamento. Hanno distribuito questi campioni a dieci laboratori, chiedendo a ogni team di seguire esattamente le stesse istruzioni per la pulizia del compost e la separazione della plastica dallo sporco.
Il processo testato prevedeva tre fasi principali. Per prima cosa, hanno sminuzzato eventuali grumi di compost e lo hanno mescolato con acqua. Successivamente, hanno utilizzato una reazione chimica, simile a come l'acqua ossigenata pulisce una ferita, per dissolvere la materia organica vegetale finché non sono rimasti solo la plastica e la terra. Infine, hanno aggiunto una soluzione salina pesante per far galleggiare la plastica in superficie mentre la terra più pesante affondava, permettendo di raccogliere la plastica. Una volta isolata la plastica, ogni laboratorio ha usato i propri migliori strumenti per contare le particelle e identificare di cosa si trattasse. Alcuni laboratori hanno usato microscopi con laser speciali per vedere la plastica, altri hanno riscaldato i campioni per trasformare la plastica in gas e misurare la sua firma chimica.
I risultati hanno mostrato che il metodo funzionava abbastanza bene da trovare la plastica. Ogni singolo laboratorio ha rilevato con successo entrambi i tipi di plastica nel compost. Questo è stato un passo avanti significativo, dimostrando che è possibile estrarre le microplastiche da materiali complessi simili al suolo utilizzando un approccio standardizzato. Tuttavia, lo studio ha anche rivelato che i numeri non erano sempre uguali. Quando i ricercatori hanno esaminato le particelle di plastica più piccole, quelle sotto una certa dimensione infinitesimale, i conteggi variavano ampiamente da un laboratorio all'altro. Alcuni laboratori trovavano molti più piccoli pezzi rispetto ad altri. L'indagine sul perché ciò accadesse ha indicato alcune questioni chiave. È risultato che il problema non era il processo di pulizia chimica in sé, ma piuttosto il modo in cui i campioni venivano manipolati prima e dopo l'estrazione.
Una delle principali fonti di errore era semplicemente il modo in cui il compost veniva mescolato. Poiché le particelle di plastica sono minuscole e possono raggrupparsi o attaccarsi allo sporco, ottenere un campione perfettamente uniforme è difficile. Se un laboratorio prendeva una piccola porzione di compost che per caso conteneva più grumi di plastica, il suo conteggio sarebbe stato più alto di quello di un laboratorio che prendeva una porzione con meno grumi. Un altro problema è sorto quando i laboratori cercavano di contare le particelle. I pezzi più piccoli erano più difficili da vedere e contare con precisione, specialmente se erano attaccati tra loro o nascosti dietro altre particelle di terra. Lo studio ha scoperto che anche il modo in cui la plastica si comportava in acqua rispetto a come si comportava nel compost era importante. Ad esempio, un tipo di plastica tendeva a galleggiare e ad attaccarsi ai lati dei contenitori, rendendo facile perderla durante il processo di conteggio.
Nonostante queste variazioni, i ricercatori hanno riscontrato un modello rassicurante. Sebbene il numero totale di particelle differisse, la dimensione relativa delle particelle era costante. Ciò significa che se un laboratorio trovava soprattutto pezzi grandi, lo facevano anche gli altri. La distribuzione delle dimensioni rimaneva stabile anche se il conteggio totale cambiava. Questo suggerisce che il metodo è bravo a mostrare il quadro generale di ciò che è presente nel suolo, anche se il numero esatto è difficile da definire con precisione. Lo studio ha inoltre evidenziato che gli strumenti per contare la plastica devono essere migliorati. Alcuni laboratori hanno avuto difficoltà a vedere le particelle più piccole perché il rumore di fondo proveniente dalla terra era troppo alto, o perché i filtri che utilizzavano non erano ideali per individuare i frammenti più minuti.
Il team ha utilizzato questi risultati per perfezionare la ricetta per un uso futuro. Si sono resi conto che il modo in cui venivano aggiunti i prodotti chimici doveva essere regolato per prevenire la formazione di cristalli indesiderati che potevano intrappolare la plastica. Hanno anche deciso che un risciacquo finale con un tipo specifico di alcol avrebbe potuto aiutare a recuperare la plastica galleggiante che andava perduta. Questi piccoli cambiamenti, nati dagli errori e dalle sfide dell'esperimento, sono ora inseriti in un nuovo standard internazionale. Questo standard aiuterà gli scienziati di tutto il mondo a parlare la stessa lingua quando parleranno di microplastiche nel suolo.
Lo studio non ha sostenuto di aver risolto ogni problema. Ha dimostrato che, sebbene il metodo di estrazione sia fattibile, il viaggio verso la perfezione dell'accuratezza è ancora in corso. La variabilità dei risultati non era dovuta a un fallimento della chimica, bensì alla difficoltà di manipolare un campione reale e disordinato come il compost. I ricercatori hanno concluso che, per ottenere numeri veramente affidabili in futuro, il mondo ha bisogno di migliori materiali di riferimento — campioni standardizzati di plastica con un numero noto di particelle — che fungano da righello contro cui tutti i laboratori possano misurarsi. Fino ad allora, questo lavoro fornisce una base solida, dimostrando che possiamo estrarre questi frammenti nascosti dalla terra e iniziare a comprendere l'entità della contaminazione, un misurato cucchiaio alla volta.
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