Qualquer pessoa que já teve dificuldade em saber quais itens de plástico pode ou não colocar em sua lixeira vai apreciar a complexa tarefa que o professor Rob Hale e seus alunos enfrentam no Instituto de Ciências Marinhas da William &Mary na Virgínia.

Hale começou a estudar plásticos na década de 1990, depois que ele e o cientista marinho Mark La Guardia descobriram altos níveis de retardadores de chama em peixes do rio James. Eles rapidamente perceberam esses compostos, adicionado a plásticos domésticos para reduzir sua inflamabilidade, estavam de alguma forma escapando de seus limites e entrando no ambiente aquático.

Pesquisas inovadoras subsequentes pela equipe de Hale e outros revelaram altos níveis de retardadores de chama em águas residuais, sites de lixo eletrônico, lodo de esgoto, solos, sedimentos, e poeira interna; bem como em peixinhos, minhocas, insetos, Aves de Rapina, lulas do fundo do mar e outros organismos. Pesquisas relacionadas - com base na preocupação de que esses produtos químicos persistem no meio ambiente e tendem a se acumular na cadeia alimentar - revelaram impactos na saúde tanto da vida selvagem quanto das pessoas, e levou a limitações mundiais no uso dos compostos retardadores de chama mais problemáticos.

A experiência inicial de Hale com a pesquisa de plásticos agora posicionou sua equipe para um papel de liderança no tratamento da mais recente preocupação com os plásticos no meio ambiente - a crescente preocupação com os efeitos dos microplásticos no oceano.

Abrace a complexidade

Para estudar plásticos e poluição por plásticos, Hale disse, "você tem que abraçar a complexidade - plásticos não são apenas uma coisa. Eles não são apenas garrafas, ou bolsas, ou capas de celular, ou a espuma do seu sofá. "

Hale e sua equipe, incluindo La Guardia, Drew Luellen, Matt Mainor, Ellen Harvey e a estudante de mestrado Kelley Uhlig, analisaram produtos feitos de polietileno, poliuretano, cloreto de polivinila, poliestireno, polipropileno, poliamidas e biopolímeros; estes são apenas um subconjunto das milhares de variedades de plástico de uso comum.

Adicionando ainda mais complexidade é que uma única classe de plásticos pode conter várias variantes. Polietileno, por exemplo, vem em pelo menos 11 "sabores" diferentes. Além disso, os fabricantes infundem plásticos com uma variedade de aditivos projetados para melhorar sua finalidade pretendida - seja para flexibilidade, força, durabilidade ou outras qualidades.

Em 2013, Hale recebeu doações do Programa de Detritos Marinhos da NOAA e da EPA para examinar como quatro tipos diferentes de plástico e seus aditivos se comportam sob várias condições ambientais.

"Quando começamos esses projetos, " ele diz, "Achamos que seria muito simples - iríamos analisar o que há nos diferentes polímeros, em seguida, teste esses poluentes orgânicos tóxicos. Mas rapidamente descobrimos que a maioria dos plásticos é uma caixa preta. Você não sabe o que há neles. "

Hale diz que os aditivos também podem ser tremendamente complexos.

"Você tem dicas sobre alguns - almofadas de espuma de poliuretano provavelmente têm retardadores de chama bromados - mas, dependendo da idade, os fabricantes podem ter mudado o que colocam, então é uma espécie de alvo móvel. Vimos muito cedo que parte da espuma tinha éteres difenílicos polibromados, mas também tinha os retardadores de chama bromados de próxima geração misturados, e também tinha retardadores de chama à base de fosfato. "

Ele acrescenta que os plásticos "provavelmente continham outros produtos químicos que nem mesmo estão na tela do nosso radar. Portanto, se você observar um efeito toxicológico após a exposição, você tem muito tempo para descobrir que produto químico ou mistura está causando isso. "

A pesquisa está apenas começando

A conseqüência prática dessa complexidade é que a pesquisa sobre os impactos ambientais da poluição do plástico está apenas começando. Meredith Evans, um aluno de doutorado estudando plásticos no laboratório de Hale, diz, “Muitas pessoas não entendem quanta pesquisa pode ser feita nesta área. Poderíamos trabalhar nisso por anos e anos e ainda estar retirando coisas para fazer perguntas”.

Como um exemplo, Evans aponta para um experimento que ela fez em uma aula de Ecologia Microbiana Aquática oferecida recentemente pelo Professor B.K. Canção, em que ela colocou diferentes tipos de microplásticos - polietileno, cloreto de polivinila, espuma de poliuretano e um biopolímero - em sedimentos coletados do solo da Baía de Chesapeake.

"Eu observei como os diferentes tipos de plástico afetaram a comunidade microbiana, " ela diz, "e viu que alguns tipos reduziram significativamente as populações microbianas, o que pode afetar o processamento de nutrientes como o nitrogênio. Mas se eu tivesse usado um polietileno com diferentes aditivos, meus resultados podem ter sido muito diferentes. É um desafio quando estamos em campo, porque existem tantas possibilidades para o que poderia estar lá fora. "

Outra pergunta, disse Hale, é se os resultados de Evans foram devido aos aditivos no plástico, ou para o próprio plástico. "O diabo está nos detalhes, " ele diz, "que tipo de PVC é, e o que há no PVC, pode realmente controlar o resultado. "

"Isso sempre surpreende as pessoas, "acrescenta Evans, "como é difícil determinar o tipo de plástico e os diferentes compostos nele. Costumo ouvir 'Todo plástico é o mesmo, 'mas realmente não é. A complexidade o torna uma área de pesquisa muito interessante e importante. "

Direções futuras

Seguindo em frente, Hale and Evans' immediate plans are to study plastic pollution in two far-spread environments—coastal Alaska and St. Helena island in the South Atlantic. Other opportunities—several related to electronic manufacturing and recycling sites in China—lie on the horizon.

Evans plans to head to Alaska in July, in a collaboration with W&M Professor and Immunologist Patty Zwollo.

"There's a very remote spot that gets a lot of plastics washing in, " says Evans. "It's a unique study site because there are no other pollutants in the area besides plastic, so we can isolate the effects of plastic on that ecosystem. That's really cool."

Hale is already collaborating with colleagues at the Georgia Aquarium in Atlanta to study whale sharks, filter feeders that ingest huge quantities of water to collect plankton and small fish and—in today's ocean—inadvertent bits of floating plastic.

"If the whale sharks are eating microplastics, " says Hale, "one sure way of showing that is to look at their poop. As you might expect, that's not the easiest thing in the world, particularly when you're dealing with a pelagic species that shows up kind of opportunistically."

To surmount that challenge, Hale and his aquarium colleagues hope to collect poop not only in nature but in a much more accessible locale—the tank that holds the aquarium's whale-shark pair.

Doing so offers an additional benefit—the opportunity to further test Hale's notion that ocean microplastics aren't necessarily of greatest concern in terms of human health.

"If you're concerned about toxicological impacts with a contaminant, " says Hale, " it's probably going to occur where the levels are highest. When they make plastics, the additives are present in concentrations up to 10 percent by weight—a ludicrously high number compared to what might be on a bit of microplastic, which is measured in low parts per millions."

The point, ele diz, is not that whale sharks or other organisms will experience no ill effects from ingesting microplastics in the ocean. It's that whale sharks in an acrylic-walled aquarium may be exposed to much higher concentrations of flame retardants than their wild cousins—just like people are likely ingesting much higher concentrations of flame retardants from microplastics in household dust than by eating seafood in which these materials might have accumulated. LaGuardia is currently analyzing legacy and emerging flame retardants in household dust in collaboration with University of Cincinnati and NIH.

A realist, Hale recognizes that humans are not going to stop using plastics anytime soon. Global plastic production has increased by more than 600 percent since 1975, and the amount of plastic entering the world's oceans is projected to increase 10-fold by 2025. But he does think there are steps we can take to minimize their environmental impacts.

"We have to re-think how we make, reuso, and dispose of these materials, " says Hale.

A better understanding of the environmental effects of microplastics and their additives is also key.

"Back when I started, " says Hale, "people thought that plastics on the beach just sat there, and if they broke into pieces we didn't have to worry about them anymore. We thought plastics were simple. But now we realize they are not."

"Public concern, " adds Evans, "often focuses on the visible plastic—like a six-pack ring wrapped around a turtle—but microplastics may well be more harmful."

Microplastics exhibit greater surface areas and environmental reactivities than larger plastic pieces and are easily transported, says Hale.

"Their small size allows them to be ingested by many types of organisms—from whales to humans. So for us it is a natural thing to study how water might affect transport and bioavailability from microplastics. That's one of our major goals moving forward."