Voando em algum lugar do planeta, há um avião equipado com nível de pesquisa, fita dupla-face na parte externa de seu casco. Cada vez que o piloto pousa o avião, ele remove a fita, sela em um pacote, e o substitui por um novo antes que ele decole novamente. Ele então envia o pacote para o Scripps Institution of Oceanography na UC San Diego, cuidar de Dimitri Deheyn, Pesquisador Associado.

Olhando para a fita ao microscópio, Deheyn vê o que ele está procurando:microfibras, preso aos adesivos.

Microfibras são um subconjunto de microplásticos, minúsculos pedaços de materiais à base de petróleo que se decompõem a partir de pedaços maiores de plástico ou são fabricados em seus tamanhos microscópicos:menos de 5 milímetros de diâmetro. Os fios de fibra - cerca de cinco vezes mais finos do que um fio de cabelo humano - são usados ​​na fabricação de têxteis; eles se desprenderam de nossas roupas durante o uso, durante a lavagem e secagem, fluindo para cursos de água e flutuando no ar.

Deheyn está trabalhando com Robert DeLaurentis (também conhecido como Zen Pilot) em um estudo que analisa a distribuição global e a concentração de microfibras. Ele diz que a melhor ciência às vezes envolve a tecnologia mais simples:neste caso, fita dupla face. Para cada parte de seu voo de 30 etapas do Pólo Norte ao Pólo Sul, DeLaurentis terá uma amostra para Deheyn.

"Pode não nos dar números absolutos, mas pelo menos nos dará uma boa dica sobre os tipos de partículas encontradas na atmosfera, "disse Deheyn." E será a primeira vez que amostras como esta serão reunidas ao redor do globo. "

Essas amostras serão adicionadas à pesquisa atual de Deheyn, que descobriu microfibras no Ártico, na Amazônia, nas partes mais remotas e profundas do mar. Praticamente em todos os lugares em que ele fez uma amostra ou de onde recebeu amostras.

"Depois de encontrar microfibras em amostras de água de todo o mundo, estava claro que uma das principais vias de contaminação tinha que ser através da atmosfera, "disse Deheyn." Mas como um biólogo marinho acostumado a coletar amostras subaquáticas, Eu claramente não tinha ideia de como coletar amostras de ar em grandes altitudes ao redor do globo. "

O fim de uma guerra, o começo de uma era

Scripps recente Ph.D. Jenni Brandon, graduada, retira uma amostra do fundo do mar nas coleções geológicas Scripps. Foi retirado da costa sul da Califórnia, na Bacia de Santa Bárbara. Seu conteúdo representa uma fatia da história geológica, sedimentos que datam de 200 anos.

Brandon usou esse e outros núcleos em um estudo recente no qual descobriu que a quantidade de plástico que se acumula no ambiente explodiu desde o fim da Segunda Guerra Mundial. O forte aumento exponencial corresponde a um aumento na taxa de produção de plástico em todo o mundo e um aumento na população costeira da Califórnia durante o mesmo período. A equipe de pesquisa observou que, desde a década de 1940, a quantidade de plásticos microscópicos dobrou a cada 15 anos.

"A produção de plástico está sendo quase perfeitamente copiada em nosso registro sedimentar. Nosso amor pelo plástico está, na verdade, sendo deixado para trás em nosso registro fóssil, "disse Brandon.

A ascensão dos plásticos a partir de 1945 - à medida que o mundo se recuperava da guerra - poderia servir como um substituto para um período de tempo dentro do Antropoceno que os cientistas rotularam de "a Grande Aceleração". Os cientistas definem o Antropoceno como a era geológica atual, durante o qual a atividade humana foi a influência dominante no planeta.

Antes da "Grande Aceleração, "Os cientistas estimaram que entre 4,8 e 12,7 milhões de toneladas métricas de resíduos de plástico entram no oceano todos os anos. Como a quantidade de resíduos de plástico tende a acompanhar a população, Brandon e os co-autores prevêem que as áreas próximas à costa podem suportar um impacto desproporcional dessa infusão de plástico à medida que o crescimento da população costeira continua a acelerar.

O estudo de Brandon é o primeiro desse tipo, pois examinou o acúmulo de plástico ao longo do tempo em um local que proporcionou aos pesquisadores a oportunidade de resolver a tendência em detalhes. e está entre vários que ilustram como a poluição por plástico é generalizada nos oceanos globais.

Acertando os números

Identificar o início de nosso ataque plástico ao meio ambiente não foi a única coisa que abriu os olhos de Brandon. Em um estudo separado, Brandon descobriu que parecia uma gelatina, invertebrados marinhos que se alimentam de filtros, chamados salps, estão ingerindo minicroplásticos; esses fragmentos de partículas ultramínicas de poluição já haviam passado despercebidos pelo radar dos cientistas.

Embora não seja nenhuma surpresa que esses organismos estejam comendo plástico, Brandon ficou surpreso com o grande volume de microplásticos que não foram percebidos anteriormente:cerca de um milhão de vezes mais do que se pensava.

Analisando amostras de água do mar, Bandon encontrou alguns dos menores microplásticos contáveis ​​na superfície da água do mar em concentrações muito mais altas do que as medidas anteriormente. Seu método revelou que a forma tradicional de contagem de microplásticos marinhos provavelmente estava perdendo as menores partículas.

Na média, Brandon estima que o oceano está contaminado por 8,3 milhões de pedaços de mini-microplásticos por metro cúbico de água. Estudos anteriores medindo pedaços maiores de plástico encontraram apenas 10 peças por metro cúbico.

Brandon se juntou ao co-autor Linsey Sala, gerente de coleções da coleção Scripps Pelagic Invertebrate, uma das coleções mais proeminentes de zooplâncton marinho do mundo, que remonta a 1903. Brandon dissecou salpas coletadas ao longo de vários anos de expedições marítimas e redes de monitoramento de longo prazo em todo o Pacífico Norte.

Dos 100 salps que Brandon pesquisou a partir de amostras de água coletadas em 2009, 2013, 2014, 2015 e 2017, 100 por cento tinham mini-microplásticos em suas entranhas. Os resultados chocaram Brandon.

"Eu definitivamente pensei que alguns deles estariam limpos porque eles têm um tempo de limpeza intestinal relativamente rápido, "Brandon disse, observando que o tempo que uma salpa leva para consumir e defecar os alimentos é de duas a sete horas. Como alimentadores de filtro, salps estão quase sempre comendo.

Os plásticos nos estômagos das salvas podem viajar pela cadeia alimentar até as criaturas que se alimentam deles, incluindo tartarugas marinhas, rockfish e caranguejo-real pescados comercialmente. Eventualmente, esses mini-microplásticos podem estar entrando nos humanos.

"Ninguém come sal, mas não está longe na cadeia alimentar das coisas que você come, "Brandon disse.

O MELHOR caminho a seguir

Amarrado por corda e submerso na água do píer Scripps, as amostras de plástico estão se degradando lentamente. Os dois experimentos pertencem a laboratórios diferentes, mas fazem parte dos esforços para entender o mesmo processo:como os plásticos se degradam.

De um lado do cais, Deheyn e a pesquisadora de pós-doutorado Sarah-Jeanne Royer estão monitorando microfibras à base de petróleo e de celulose (fibra de madeira).

Royer verifica rotineiramente o status dessas fibras. Um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Deheyn, ela está trabalhando com a indústria para encontrar novas opções sustentáveis ​​para fibras. Esta pesquisa é estabelecida por meio da iniciativa BEST, uma plataforma fundada por Deheyn que facilita a interação entre a indústria e a academia para fornecer um espaço de colaboração.

A chave para este estudo era adquirir fibras de matéria-prima criadas a partir de métodos de processamento químico populares que poderiam afetar a biodegradabilidade da fibra, que foi implementado com sucesso com produtores de fibras, como o Grupo Lenzing, com sede na Áustria. 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.

Deheyn não planejou inicialmente estudar microplásticos; ele é especialista em biofluorescência. Mas ele percebeu materiais estranhos brilhando em suas amostras. Inicialmente, ele pensou que eram apenas arranhões na lente, mas ele descobriu que eram na verdade microfibras.

A observação de Deheyn sobre poluentes fluorescentes gerou novas oportunidades. 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.

A tecnica, 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 essa tecnologia como estudante de graduação na UC San Diego. "Com essas tecnologias, podemos processar mais facilmente amostras de todo o mundo e gerar uma melhor compreensão da distribuição de microplásticos. "

Deheyn está usando essa tecnologia para analisar amostras de água que foram retiradas do cais de Scripps desde os anos 1970. Essas amostras são analisadas 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 de plástico em particular tornou-se perceptível.

Do outro lado do cais, plásticos pós-consumo, como garrafas de água e copos de iogurte, acumulam micróbios marinhos. Esses organismos ajudam a quebrar os plásticos, e o oceanógrafo biológico Scripps, Jeff Bowman, faz parte de um grupo que trabalha para entender como, e quais micróbios são mais importantes.

Bowman está trabalhando com a Universidade Nacional de San Diego no projeto CUREing Microbes on Ocean Plastics, um programa que usa Experiências de Pesquisa de Graduação (CUREs) baseadas em Curso para centralizar o aprendizado do aluno em torno de questões do mundo real. Financiado pela National Science Foundation, o programa é focado em plásticos, simulando especificamente detritos de plástico no oceano e estudando os micróbios que os decompõem. Os alunos passam a fazer parte da equipe de pesquisa para ajudar a responder às perguntas sobre micróbios e degradação do plástico.

A cada dois meses, durante o último ano e meio, uma nova turma da National University visitou a Scripps para verificar os plásticos do píer. Usando essas amostras, Bowman e outros cientistas os ensinam sobre microbiologia marinha e os educam sobre a poluição por plásticos. As amostras e dados que os alunos coletam nessas sessões são então incorporados aos seus trabalhos de curso para o semestre.

Alunos de pós-graduação no Laboratório Bowman posteriormente realizam análises mais detalhadas das amostras para construir uma biblioteca de sequências de genes de bactérias que se acumulam em plásticos oceânicos. Eles esperam aprender mais sobre a capacidade da comunidade microbiana marinha de degradar plásticos, e como esse entendimento poderia então ser aplicado para degradar plásticos em escala industrial.

“Os plásticos oceânicos são um grande desafio ambiental, mas também apresentam uma oportunidade educacional única, "disse Bowman." Os alunos de graduação ouvem sobre os plásticos oceânicos nas notícias e podem ver o problema quando visitam as praias locais. Podemos aproveitar isso para construir uma compreensão do papel dos micróbios no sistema marinho, e como os micróbios podem fazer parte das grandes soluções ambientais deste século. "

Apesar da amplitude da pesquisa sobre este tópico, os cientistas destacam que ainda temos muito que aprender sobre os efeitos dos microplásticos no meio ambiente, e, finalmente, nós. Dadas as manchetes afirmando que em breve haverá mais plástico no oceano do que peixes, é a pesquisa que a comunidade científica, e a sociedade em geral, está ansioso para explorar.

“Este é apenas o começo de nossa compreensão sobre a 'biologia dos plásticos'. Eles estão por todas as partes, no ar que respiramos, a água que bebemos, a comida que comemos, "disse Deheyn." Então, precisamos aprender a viver com eles ao nosso redor e dentro de nós. Contudo, enquanto as questões científicas fundamentais estão sendo trabalhadas, a questão-chave para uma sociedade continua mal tratada:por que continuamos fazendo materiais que não se degradam e que se acumulam tanto que sufocam nossos ecossistemas? "