Advancing Microplastic Analysis in Complex Matrices Towards Harmonization: Insights from an Interlaboratory Study Supporting the Development of a Standardized Extraction Protocol

Plastic afval is een hardnekkige gast in onze omgeving, die in de loop van de tijd uiteenvalt in minuscule fragmenten die bekend staan als microplastics. Deze deeltjes zijn zo klein dat ze zich kunnen verbergen in de bodem, het water en zelfs in de compost die we gebruiken om voedsel te verbouwen. Omdat ze onzichtbaar zijn voor het blote oog en gemengd zijn met complexe materialen zoals aarde en afgestorven bladeren, is het extreem moeilijk om ze te vinden en te tellen. Wetenschappers proberen al een tijdje eens te worden over een enkele, betrouwbare manier om deze stukjes plastic uit de aarde te halen, zodat ze kunnen meten hoeveel er precies aanwezig is. Zonder een gemeenschappelijke methode zou het ene laboratorium veel plastic vinden terwijl een ander er heel weinig vindt, wat het onmogelijk maakt om resultaten te vergelijken of de werkelijke omvang van het probleem te begrijpen.

Om dit op te lossen, hebben een grote groep onderzoekers van universiteiten, overheidsinstanties en particuliere bedrijven uit heel Europa en de Verenigde Staten de krachten gebundeld. Ze wilden een specifiek recept testen voor het extraheren van microplastics uit compost. Het doel was om te zien of verschillende laboratoria, met verschillende apparatuur, dezelfde stappen konden volgen en vergelijkbare antwoorden konden krijgen. Ze bereidden een speciale batch compost voor, een voedselrijke bodem gemaakt van afbraakproducten van plantmateriaal, en mengden daar een bekende hoeveelheid van twee soorten plastic in: een veelvoorkomend flexibel plastic genaamd lage-densiteitpolyethyleen, en een biologisch afbreekbaar plastic dat vaak voor verpakkingen wordt gebruikt. Ze verdeelden deze monsters onder tien laboratoria, waarbij elk team de exacte instructies kreeg om de compost te reinigen en het plastic van de aarde te scheiden.

Het proces dat zij testten, bestond uit drie hoofdfasen. Eerst braken ze eventuele klonten in de compost af en mengden deze met water. Vervolgens gebruikten ze een chemische reactie, vergelijkbaar met hoe waterstofperoxide een wond reinigt, om het organische plantmateriaal op te lossen totdat alleen het plastic en de aarde overbleven. Ten slotte voegden ze een zoute oplossing met een hoge dichtheid toe om het plastic naar boven te laten drijven, terwijl de zwaardere aarde naar beneden zonk, waardoor het mogelijk werd om het plastic eruit te scheppen. Zodra het plastic was geïsoleerd, gebruikte elk lab zijn eigen beste instrumenten om de deeltjes te tellen en te identificeren wat ze waren. Sommige labs gebruikten microscopen met speciale lasers om het plastic te zien, terwijl anderen de monsters verhitten om het plastic in gas te veranderen en de chemische signatuur maten.

De resultaten toonden aan dat de methode goed genoeg werkte om het plastic te vinden. Elk laboratorium slaagde er succesvol in om beide soorten plastic in de compost te detecteren. Dit was een belangrijke stap voorwaarts, omdat het bewees dat het mogelijk is om microplastics uit complexe, bodemachtige materialen te halen met behulp van een gestandaardiseerde aanpak. De studie onthulde echter ook dat de aantallen niet altijd hetzelfde waren. Wanneer de onderzoekers naar de kleinere plastic deeltjes keken, die kleiner waren dan een bepaalde minuscule omvang, varieerden de tellingen sterk van het ene laboratorium naar het andere. Sommige labs vonden veel meer kleine stukjes dan andere. Het onderzoek naar de oorzaak hiervan wees op een paar belangrijke kwesties. Het bleek dat het probleem niet de chemische reinigingsprocedure zelf was, maar eerder de manier waarop de monsters werden gehanteerd vóór en na de extractie.

Een belangrijke bron van fouten was simpelweg hoe de compost werd gemengd. Omdat de plastic deeltjes minuscuul zijn en samen kunnen klonteren of aan de aarde kunnen plakken, is het moeilijk om een perfect homogeen monster te verkrijgen. Als een lab een kleine schep compost nam die toevallig meer plasticklontjes bevatte, zou hun telling hoger zijn dan die van een lab dat een schep met minder klontjes kreeg. Een ander probleem ontstond toen de labs probeerden de deeltjes te tellen. De kleinere stukjes waren moeilijker nauwkeurig te zien en te tellen, vooral als ze aan elkaar plakten of verborgen waren achter andere aardedeeltjes. De studie vond dat de manier waarop het plastic zich gedroeg in water versus hoe het zich gedroeg in de compost ook van belang was. Zo had één type plastic de neiging om te drijven en tegen de wanden van de containers te plakken, waardoor het gemakkelijk verloren ging tijdens het telproces.

Ondanks deze variaties vonden de onderzoekers een geruststellend patroon. Hoewel het totale aantal deeltjes verschilde, was de relatieve grootte van de deeltjes consistent. Dit betekent dat als één lab vooral grote stukken vond, de anderen dat ook deden. De verdeling van de groottes bleef stabiel, zelfs als het totaal aantal verschoof. Dit suggereert dat de methode goed is in het geven van een algemeen beeld van wat er in de bodem zit, zelfs als het exacte aantal moeilijk vast te stellen is. De studie benadrukte ook dat de instrumenten die gebruikt worden om het plastic te tellen, verbeterd moeten worden. Sommige labs hadden moeite om de kleinste deeltjes te zien omdat de achtergrondruis van de aarde te hoog was, of omdat de filters die ze gebruikten niet ideaal waren voor het opsporen van de allerkleinste stukjes.

Het team gebruikte deze bevindingen om het recept voor toekomstig gebruik te verfijnen. Ze realiseerden zich dat de manier waarop de chemicaliën werden toegevoegd, aangepast moest worden om de vorming van ongewenste kristallen te voorkomen die het plastic zouden kunnen vangen. Ze besloten ook dat een laatste spoeling met een specifiek type alcohol zou kunnen helpen om het drijvende plastic terug te winnen dat anders verloren zou gaan. Deze kleine aanpassingen, voortgekomen uit de fouten en uitdagingen van het experiment, worden nu opgenomen in een nieuwe internationale standaard. Deze standaard zal wetenschappers over de hele wereld helpen om dezelfde taal te spreken wanneer ze praten over microplastics in de bodem.

De studie beweerde niet dat alle problemen waren opgelost. Het toonde aan dat hoewel de extractiemethode haalbaar is, de reis naar perfecte nauwkeurigheid nog steeds gaande is. De variabiliteit in de resultaten was niet te wijten aan een falen van de chemie, maar aan de moeilijkheid van het hanteren van een rommelig, echt voorbeeld zoals compost. De onderzoekers concludeerden dat de wereld in de toekomst, om echt betrouwbare cijfers te krijgen, betere referentiematerialen nodig heeft — gestandaardiseerde monsters van plastic met een bekend aantal deeltjes — om als liniaal te dienen waartegen alle laboratoria kunnen meten. Tot die tijd biedt dit werk een solide fundament, dat bewijst dat we deze verborgen deeltjes uit de aarde kunnen halen en de omvang van de vervuiling kunnen begrijpen, één zorgvuldig gemeten schep tegelijk.