Cientistas da UC San Diego estão trabalhando para entender a degradação do plástico no oceano, partículas particularmente menores chamadas microplásticos e microfibras relacionadas.

O biólogo marinho Dimitri Deheyn, pesquisador associado da Scripps Institution of Oceanography, está trabalhando em uma abordagem dupla para esses micromateriais. Ele e a pesquisadora de pós-doutorado Sarah-Jeanne Royer estão monitorando as microfibras ao redor do mundo para entender melhor como essas fibras entram e se espalham no meio ambiente, ao mesmo tempo em que faz parceria com a indústria para identificar possíveis caminhos para limitar a poluição por plástico e desenvolver estratégias de remediação.

Embora o algodão seja uma fibra natural, a maioria das microfibras são sintéticas e muitas são à base de petróleo, tornando-os uma forma de microplástico. Devido à sua capacidade de absorver grandes quantidades de água e propriedades únicas de ligação química, eles podem ser encontrados em muitos tecidos, incluindo roupas e panos de limpeza, e são definidos por sua natureza ultrafina (mais finos que até mesmo um fio de seda). Essas fibras se espalham no meio ambiente quando os tecidos são lavados e com o uso diário, e estão se tornando uma preocupação crescente entre cientistas e ambientalistas.

Deheyn, um especialista em luz biológica, cor e toxicologia, interessou-se pela pesquisa de microfibra depois de descobrir que esses materiais fluorescem sob as condições de imagem usadas em seu laboratório. Deheyn usa a mudança de cor ou luz produzida por organismos como um indicador precoce de estresse (da mesma forma que as pessoas ficam pálidas quando começam a ficar doentes), especialmente após a exposição a poluentes convencionais, como metais traço ou mudanças ambientais relacionadas às mudanças climáticas. Nos últimos anos, Deheyn notou um número crescente de fibras brilhantes em suas imagens.

"Quando vi essas fibras brilhando em fluorescência em minhas amostras, minha primeira reação foi limpar as lentes do meu microscópio, mas percebi que essas fibras faziam parte da minha amostra, "disse Deheyn.

Ele e pesquisadores da Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs têm usado a fluorescência para desenvolver uma nova tecnologia para detectar microplásticos filtrados de amostras de água.

O laboratório de Deheyn deu um novo enfoque aos plásticos e seus derivados. Royer trabalhou por quatro anos nesta questão global na Universidade do Havaí, onde ela construiu fortes colaborações com cientistas, ONGs, e a comunidade local. Ela é especialista em emissões de gases de efeito estufa do plástico no meio ambiente, degradação de plástico, o destino e os caminhos dos detritos marinhos e da Mancha de Lixo do Pacífico Norte.

A NOAA define microplásticos como qualquer partícula de plástico com menos de cinco milímetros de comprimento. Essas partículas minúsculas resultam da decomposição de materiais plásticos e sintéticos maiores, e são uma preocupação crescente para as autoridades ambientais e de saúde pública que se preocupam com os impactos do consumo de peixes e outros frutos do mar que ingeriram microplásticos. Contudo, os pesquisadores ainda estão aprendendo sobre o escopo e o impacto dessas partículas nos ecossistemas e também nos humanos.

Uma nova técnica para observar poluentes

A observação de Deheyn sobre poluentes fluorescentes gerou novas oportunidades. A técnica de observação, desenvolvido pela estudante de graduação em engenharia Jessica Sandoval, é chamado de Identificador Automatizado de Microplásticos (AMI). O protocolo visa substituir a contagem manual a olho por processos de automação que identificam as fibras. Os pesquisadores primeiro imaginam os filtros sob iluminação UV, para que o plástico fique fluorescente. Sandoval desenvolveu um software para quantificar a quantidade de plástico em cada filtro e também gerar informações de características dos plásticos por meio do reconhecimento de imagem.

"É um primeiro passo empolgante, usando tecnologias de automação para auxiliar no monitoramento deste poluente marinho predominante, "disse Sandoval, que começou a desenvolver esta tecnologia como estudante de graduação. "Com essas tecnologias, podemos processar mais facilmente amostras de todo o mundo e gerar uma melhor compreensão da distribuição de microplásticos. "

Amostras de todo o mundo

Essa tecnologia já foi usada por pesquisadores para analisar amostras de água de todo o mundo como parte dos esforços de Deheyn para entender a presença global de microfibras. Até aqui, ele descobriu que as microfibras podem ser encontradas em amostras em todo o mundo, incluindo de cima do Círculo Polar Ártico. Este esforço de monitoramento global os levou a uma parceria com o Greenpeace, o navio Draken Viking Kings, o Clube dos Jovens Exploradores, Adventure Canada, e várias outras iniciativas, incluindo a expedição da Seeker Media "The Swim" para coletar amostras no Pacífico Norte, incluindo o North Pacific Garbage Patch que fará parte de sua próxima expedição chamada "The VORTEX swim".

"Eventualmente, queremos fornecer um mapa da distribuição de microfibras ao redor do globo, para que as pessoas - e mais importante os gestores de recursos marinhos - possam avaliar melhor o efeito desses minúsculos materiais sintéticos presentes em nossos alimentos, "disse Deheyn." Nossa esperança é que este se torne um projeto de ciência cidadã global, com a ajuda da AMI e as colaborações científicas do cidadão que Royer construiu nos últimos dez anos. "

Além de medir esses micro-têxteis a partir da água, ar, e amostras de sedimentos, uma das marcas registradas do trabalho de Deheyn e Royer envolve a análise de amostras de água retiradas do Píer Scripps ao longo de 50 anos. Essas amostras, coletado pela primeira vez na década de 1970, são analisados ​​quanto à concentração de microfibras para determinar como as quantidades dessa poluição mudaram ao longo do tempo. Esta pesquisa também mostrará quais tipos de fibras são menos biodegradáveis, e em que período nos últimos 50 anos essa poluição se tornou perceptível.

"É muito emocionante ter acesso a uma coleção tão incrível de amostras de água que foram coletadas ao longo dos anos na Scripps, "disse Royer." Isso nos dá uma oportunidade única de voltar no tempo e realmente ver o início da poluição têxtil global que infelizmente é tão dominante hoje em dia. "

Colaborações da indústria

A contrapartida de sua pesquisa inclui o trabalho em vias paralelas de colaboração com a indústria para fornecer uma avaliação independente sobre a pesquisa de microfibra; por exemplo, para entender como as fibras e microfibras se degradam, e explorar novas opções sustentáveis. Por meio da BEST Initiative, uma plataforma fundada por Deheyn que facilita a interação entre a indústria e a academia para fornecer um espaço para colaboração, Royer está testando atualmente a degradabilidade das fibras celulósicas em relação às sintéticas. A chave aqui era adquirir fibras de matéria-prima criadas a partir de processamento químico popular que poderiam afetar a biodegradabilidade da fibra, que foi implementado com sucesso com produtores de fibras como o Grupo Lenzing.

Royer está testando a biodegradabilidade tanto das fibras celulósicas em forma bruta quanto daquelas que foram posteriormente processadas - como ocorreria mais adiante na cadeia de suprimentos - por meio de experimentos em laboratório, mas também fora do Píer Scripps. Lá, os materiais de fibra estão sujeitos às condições ambientais marinhas reais. Os pesquisadores esperam abordar duas questões fundamentais:quais materiais virgens se degradam no ambiente marinho, e qual processo na cadeia de abastecimento altera a degradação dos têxteis. Para responder à segunda questão, a equipe está trabalhando em parceria com outras empresas da cadeia de valor - como produtores de roupas para atividades ao ar livre - para pesquisas adicionais.

Os estudos de Deheyn e Royer seguem a história da pesquisa de plásticos na Scripps. De 2 a 21 de agosto de 2009, um grupo de estudantes de doutorado e voluntários de pesquisa da Scripps embarcou em uma expedição explorando o Pacific Garbage Patch. A Expedição de Acumulação Ambiental de Plástico Scripps (SEAPLEX) enfocou o acúmulo de detritos plásticos e como isso afeta a vida marinha.

A pesquisa da oceanógrafa biológica Jenni Brandon focou na poluição do plástico, principalmente a ecologia de microplásticos marinhos, a extensão espacial e temporal desses microplásticos, e melhores maneiras de quantificá-los. Seus estudos examinaram a distribuição de microplásticos no Giro Subtropical da Corrente da Califórnia e do Pacífico Norte, e como esses plásticos envelhecem e se degradam com o tempo.

Anela Choy, oceanógrafo biológico e professor assistente da Scripps, também encontrou microplásticos em sua pesquisa. Choy estuda teias alimentares no fundo do mar, usando animais marinhos dissecados em seu laboratório para aprender sobre o movimento do carbono ao longo da coluna d'água. Em suas dissecações, ela encontrou plástico no conteúdo estomacal de peixes que vivem milhares de metros abaixo da superfície. Seu último estudo descobriu que os microplásticos são comuns em toda a coluna de água na Baía de Monterey, e estão sendo ingeridos por animais marinhos.