A maioria das partículas microplásticas no ambiente se origina de pedaços maiores de plástico. Em um estudo de longo prazo, uma equipe de pesquisa interdisciplinar da Universidade de Bayreuth simulou a rapidez com que o plástico se quebra em fragmentos sob influências naturais. Testes de laboratório de alta tecnologia em poliestireno mostram duas fases de degradação abiótica. Começar com, a estabilidade do plástico é enfraquecida pela foto-oxidação. Então, rachaduras se formam e cada vez mais fragmentos menores são liberados no meio ambiente. O estudo, publicado no jornal Ciência e Tecnologia Ambiental , permite tirar conclusões sobre outros plásticos comuns no meio ambiente.

O poliestireno é um plástico barato que costuma ser usado para embalagens e isolamento térmico, e, portanto, é particularmente comum em resíduos de plástico. Como parte de seu estudo de longo prazo, os pesquisadores de Bayreuth, pela primeira vez, combinaram investigações analíticas, que também foram realizados em partículas de poliestireno em nível atômico, com medições que determinam o comportamento dessas partículas sob estresse mecânico. Com base nisso, eles desenvolveram um modelo de degradação abiótica, ou seja, degradação sem a influência de organismos vivos.

"Nosso estudo mostra que uma única partícula microplástica com um diâmetro de 160 micrômetros libera cerca de 500 partículas na ordem de 20 micrômetros - ou seja, 0,02 milímetros - ao longo de um ano e meio de exposição a processos naturais de intemperismo no ambiente. Hora extra, essas partículas, por sua vez, se dividem em fragmentos cada vez menores. Uma ecocorona pode se formar em torno dessas minúsculas partículas, possivelmente facilitando a penetração nas células dos organismos vivos. Isso foi descoberto há alguns meses por outro grupo de pesquisa de Bayreuth, "diz a primeira autora Nora Meides, um aluno de doutorado em química macromolecular na Universidade de Bayreuth.

Na água, as partículas microplásticas foram expostas a dois fatores de estresse:luz solar intensa e estresse mecânico contínuo produzido pela agitação. No ambiente do mundo real, a luz solar e o estresse mecânico são, de fato, os dois principais fatores abióticos que contribuem para a fragmentação gradual das partículas. A irradiação pela luz solar desencadeia processos de oxidação na superfície das partículas. Esta foto-oxidação, em combinação com estresse mecânico, tem consequências significativas. As cadeias de poliestireno ficam cada vez mais curtas. Além disso, eles se tornam cada vez mais polares, isto é, centros de carga são formados nas moléculas. Na segunda fase, as partículas microplásticas começam a se fragmentar. Aqui, as partículas se dividem em fragmentos cada vez menores. De uma única partícula de 160 micrômetros, São criadas 500 partículas filhas com menos de 20 micrômetros de diâmetro. Durante este processo, partículas nanoplásticas adicionais são formadas.

"Nossos resultados de pesquisa são uma base valiosa para investigar a degradação abiótica de macro e microplásticos no meio ambiente - tanto na terra quanto na superfície da água - com mais detalhes, usando outros tipos de plástico como exemplos. Ficamos surpresos com a velocidade de fragmentação, o que mais uma vez mostra os riscos potenciais que podem advir do peso crescente dos plásticos no meio ambiente. Principalmente objetos de lixo de plástico maiores, são - quando expostos à luz solar e à abrasão - um reservatório de entrada constante de microplásticos. São precisamente essas partículas minúsculas, quase invisível a olho nu, que se espalhou para os ecossistemas mais remotos por meio de várias rotas de transporte, "diz Teresa Menzel, Ph.D. estudante na área de Engenharia de Polímeros.

"O poliestireno investigado em nosso estudo de longo prazo tem uma estrutura de cadeia de carbono, assim como polietileno e polipropileno. É muito provável que o modelo de duas fases que desenvolvemos em poliestireno possa ser transferido para esses plásticos, "acrescenta o autor principal, Prof. Dr. Jürgen Senker, professor de química inorgânica, quem coordenou o trabalho de pesquisa.

O estudo agora publicado é o resultado da estreita cooperação interdisciplinar de um grupo de trabalho pertencente ao DFG Collaborative Research Centre "Microplastics" da Universidade de Bayreuth. Nesta equipe, cientistas da química macromolecular, química Inorgânica, Ciência da engenharia, e a ecologia animal estão pesquisando em conjunto a formação e degradação de microplásticos. Vários tipos de tecnologia de pesquisa estão disponíveis no campus de Bayreuth para esta finalidade, que foram usados ​​no estudo de longo prazo:entre outros, Espectroscopia 13C-MAS NMR, espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDX), microscopia eletrônica de varredura (SEM), e cromatografia de permeação em gel (GPC).