Um novo estudo realizado por uma equipe de pesquisa da Diamond Light Source analisa como os resíduos de microplásticos podem interagir com nanomateriais de óxido de zinco (ZnO) em cenários de água doce e marinha. Também avaliou um protetor solar à base de ZnO e um limpador esfoliante com microesferas em sua composição nas mesmas condições.



Os seus resultados confirmam que misturas de agregados/micropolímeros de Zn foram naturalmente lixiviadas/libertadas dos produtos comerciais, revelando implicações ambientais preocupantes para os peixes e outros organismos aquáticos na cadeia alimentar, que poderiam engolir estes microplásticos e ingerir partículas de zinco ao mesmo tempo.

Chamado "Rumo à compreensão dos riscos ambientais da exposição combinada a microplásticos/nanomateriais:revelando transformações de ZnO após adsorção em microplásticos de poliestireno em soluções ambientais", o trabalho foi publicado em Desafios Globais . A equipa do síncrotron nacional do Reino Unido incluía uma estudante, Tatiana Da-Silva Ferreira, que esteve na Universidade de Edimburgo no programa de 12 semanas de 'Summer Placement' da Diamond.

Isso permite que estudantes de graduação que estudam ciências, engenharia, computação ou matemática (que esperam obter um diploma com honras de primeira ou segunda classe) ganhem experiência trabalhando em diversas equipes diferentes na Diamond. O autor principal, Miguel Gomez Gonzalez, Cientista Diamond Beamline, elogiou Tatiana, agora estudando para um doutorado. na Suíça, pela sua contribuição fundamental para o início deste projeto ambiental.

Explicando o ímpeto da investigação, Miguel disse que todos viram como, nas últimas décadas, houve um aumento dramático no fabrico de nanomateriais de engenharia (minúsculas partículas cerca de 1000 vezes mais finas que um fio de cabelo humano), o que inevitavelmente levou à sua liberação ambiental.

Da mesma forma, o óxido de zinco (ZnO) está entre os nanomateriais mais abundantes fabricados devido ao seu uso vantajoso em eletrônica, semicondutores e para fins antibacterianos. Ao mesmo tempo, os resíduos de plástico tornaram-se omnipresentes e podem decompor-se em pedaços mais pequenos chamados microplásticos.

Eles também são minúsculos, mas cerca de 100 vezes maiores que os nanomateriais. Como ambos os elementos são eliminados com mais frequência, decidiram estudar o seu destino quando são potencialmente combinados em água doce e oceanos e ajudar a tornar as avaliações de risco ambientais mais precisas.

Para tornar o estudo mais relevante para o mundo real, a equipe testou um protetor solar contendo óxido de zinco, comumente usado para bloquear a radiação UV. Deixaram o protetor solar incubar nas diferentes soluções ambientais durante uma semana e depois adicionaram os microplásticos durante um dia. O objetivo era verificar se o óxido de zinco poderia sair do protetor solar e aderir a esses microplásticos.

Eles também seguiram o mesmo procedimento com uma esfoliação facial contendo pequenas esferas de plástico. Os resultados mostraram claramente que o óxido de zinco (puro ou lixiviado do protetor solar) aderiu ao microplástico em ambos os casos, revelando que isso também poderia acontecer nos nossos rios e oceanos.

Gonzalez comenta:"A capacidade do óxido de zinco, tanto nanomateriais puros quanto aqueles liberados de um protetor solar, de aderir a pedaços muito pequenos de plástico tem grandes implicações. Esses plásticos podem até vir de itens de uso diário, como produtos de limpeza faciais esfoliantes. Neste estudo, nós descobriram que os microplásticos podem transportar partículas ainda menores de zinco de um lugar para outro. Como consequência, peixes ou outros organismos aquáticos podem engolir esses microplásticos, ingerindo partículas de zinco ao mesmo tempo”.

"Precisamos entender como esse óxido de zinco modificado muda quando chega às águas doces e quanto dele pode aderir a pequenos resíduos plásticos. Isso é importante para conscientizar todos, desde as pessoas que fabricam esses produtos até aqueles que os regulamentam, sobre o São necessárias melhores regras para a gestão de resíduos, especialmente os relacionados com partículas minúsculas como estas.

“À medida que continuamos a produzir cada vez mais destas micro e nanopartículas, o seu efeito no nosso ambiente continuará a crescer. Por serem tão duradouros, podem representar um risco para diferentes organismos e, em última análise, até abrir caminho. em nossa comida. Isso é algo que simplesmente não podemos ignorar."

Falando sobre a contribuição da estudante de estágio de verão 2021, Tatiana Miguel destacou as enormes oportunidades oferecidas aos alunos pelos programas de estudo Diamond.

“Tatiana fez um ótimo trabalho na otimização das condições para a estabilização de 7 dias dos nanomateriais, seguida da incubação de 24 horas dos microplásticos e nanomateriais. , ela realizou a análise preliminar de microscopia eletrônica de varredura que revelou a adsorção de nanomateriais nas superfícies plásticas. Portanto, sua contribuição foi fundamental para o sucesso geral deste projeto ambientalmente relevante", acrescentou Gonzalez.

Miguel agradeceu a Gonzalez e Diamond dizendo:"Esta experiência realmente aprofundou meu interesse em química ambiental e pesquisa acadêmica. Também me deu experiência e confiança suficientes para prosseguir meu mestrado e agora meu doutorado. Estou muito feliz por ter trabalhado nisso. um projeto tão interessante, e ainda mais feliz por você ter optado por analisá-lo mais profundamente."

A equipe pegou algumas partículas de óxido de zinco puro (tamanho variando de 80 a 200 nm) e as incubou em diferentes tipos de soluções ambientais por uma semana, permitindo sua estabilização natural. Eles então os misturaram com pequenas microesferas de poliestireno (~900 mm de diâmetro, aproximadamente o tamanho de um grão de areia) e as agitaram por um dia.

Depois de lavar e enxaguar os microplásticos, descobriram que o óxido de zinco foi adsorvido nas superfícies plásticas. Isto foi visto por microscopia elétrica de varredura, usando um microscópio muito poderoso. Isto confirmou que os microplásticos e o óxido de zinco podem interagir nas nossas massas de água, o que pode afetar o seu impacto no ambiente.

A equipe então examinou esses microplásticos cobertos de óxido de zinco usando raios X gerados na Diamond Light Source, uma instalação aceleradora de elétrons. A linha de luz I14 da Diamond pode moldar os raios X em um tamanho nanométrico, tornando-a uma das melhores do mundo para este tipo de trabalho detalhado. A rápida varredura das amostras ao redor do feixe nanométrico de raios X permitiu que imagens detalhadas de cada elemento contido em suas amostras fossem capturadas pelo detector de fluorescência.

Paralelamente a este trabalho, outra técnica de raios X chamada espectroscopia de absorção de raios X de estrutura próxima à borda (XANES) foi aplicada para verificar que tipo de alterações químicas ocorreram com o óxido de zinco durante a adsorção aos microplásticos e após uma semana de incubação em água doce.

Gonzalez acrescenta:“Descobrimos que o óxido de zinco se transformou em diferentes tipos de partículas relacionadas ao zinco. Algumas dessas novas partículas (sulfeto de Zn) foram formadas rapidamente, enquanto outras se formaram mais lentamente, mas eram mais estáveis ​​(fosfato de Zn) . Isto revela informações valiosas sobre como o óxido de zinco se comporta quando está no meio ambiente."

Mais informações: Miguel A. Gomez-Gonzalez et al, Rumo à compreensão dos riscos ambientais da exposição combinada de microplásticos/nanomateriais:revelando transformações de ZnO após adsorção em microplásticos de poliestireno em soluções ambientais, Desafios globais (2023). DOI:10.1002/gch2.202300036
Fornecido por Diamond Light Source Ltd.