Os microplásticos são minúsculas partículas de plástico que podem causar grandes problemas quando entram no abastecimento de água. Uma maneira pela qual meu laboratório de dinâmica de fluidos explora o movimento dos microplásticos é estudando como pequenos insetos que andam na água são empurrados para baixo da água pelas gotas de chuva.



A exposição à poluição por microplásticos pode representar riscos para a saúde, tais como problemas respiratórios e digestivos, aumento do risco de diabetes e perturbações do sono. Mas físicos como eu podem estudar como eles se movem na água para aprender como limpá-los.

Os striders aquáticos são pequenos insetos que podem andar sobre a água. Eles são abundantes em áreas úmidas e chuvosas, e algumas espécies passam a vida inteira sem nunca tocar a terra. As gotas de chuva podem pesar mais de 40 vezes um strider da água e, durante as tempestades, ocasionalmente atingem os striders diretamente. As gotas formam uma pequena cratera sob a superfície da água que envolve o strider antes de ser descartado quando a cratera desmorona de volta à superfície.

Os striders aquáticos possuem exoesqueletos fortes que lhes permitem sobreviver ao serem atingidos por uma gota de chuva. Como esses insetos são repelentes à água e muito leves, eles geralmente saltam para trás. Mas às vezes as gotas de chuva formam uma segunda cratera menor logo abaixo da superfície. A segunda cratera geralmente se forma a partir de uma queda grande e rápida.

Se o strider aquático se encontrar dentro desta segunda cratera, ele poderá ficar preso sob a água.

No último estudo do meu laboratório, publicado em Proceedings of the National Academy of Sciences , capturamos striders aquáticos de lagoas locais e lançamos gotas caindo acima de seus tanques. Usamos videografia de alta velocidade e análise de imagens para ver a rapidez com que os insetos submergiam quando as gotas de chuva os atingiam.

Meus colegas e eu também medimos a aceleração da segunda cratera, menor. Esta cratera retrai-se rapidamente – de acordo com as nossas medições, 50 vezes a aceleração da gravidade. Os striders aquáticos não conseguem se sustentar dentro desta segunda bolha, pois a superfície em que estão se move para cima muito rapidamente e eles podem cair debaixo d'água e ficar submersos. Se isso acontecer, os striders aquáticos dão braçadas poderosas para tentar ressurgir.

Assim como os striders aquáticos, os microplásticos são muito leves e muitas vezes repelentes à água. Eles tendem a se mover na superfície da água de maneira semelhante e as gotas de chuva podem submergi-los. Quando os poluentes ficam submersos, são mais difíceis de limpar e a vida marinha pode consumi-los.

A nossa investigação diz-nos que a rápida aceleração da segunda cratera em direcção à superfície da água desempenha um papel importante no afundamento de pequenas partículas – tanto os striders da água como os microplásticos.

Estudar como pequenas partículas e organismos se dispersam na água pode ajudar os cientistas a descobrir como prevenir e mediar a poluição por microplásticos.

Os striders aquáticos são tão repelentes à água que carregam uma bolha ao seu redor chamada plastrão quando empurrados para baixo d'água.

No laboratório, quanto mais vezes eles são atingidos por gotas antes de repelirem a água, maior é a probabilidade de os striders permanecerem submersos por longos períodos.

Os impactos das gotas de chuva parecem esgotar o plastrão. Ainda não sabemos quantos impactos repetidos os striders podem tolerar e como os poluentes químicos nos cursos de água afectam a sua resistência à submersão.

Trabalhos futuros substituirão os striders aquáticos em nossos experimentos por partículas flutuantes que imitam microplásticos, com uma variedade de tamanho, densidade e repelência à água. Esperamos que partículas maiores façam com que as gotas se quebrem ao entrar em contato, enquanto as partículas menores provavelmente serão transportadas para o ar, ou transformadas em aerossol, pelo respingo.

E os striders não são apenas bons modelos para o movimento de microplásticos. Estudar as pernas dos striders aquáticos enquanto nadam também pode ajudar os pesquisadores a projetar robôs subaquáticos.

Mais informações: Daren A. Watson et al, Water striders são imunes às forças de colisão de gotas de chuva e submersos por crateras em colapso, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2315667121
Informações do diário: Anais da Academia Nacional de Ciências

Fornecido por The Conversation

Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.