Onderzoek naar de vorming van micro- en nanoplastics kan helpen toekomstige schade aan gezondheid en milieu te verminderen
Impact van polymeren morfologie op de vorming van nanoplastics.
Onderzoekers aan de Universiteit van Tennessee in Knoxville bestuderen microplastics en nanoplastics om te bepalen hoe ze in het milieu worden gevormd—en hoe hun vorming kan worden verminderd of zelfs voorkomen.
Ongeveer 75% van al het gebruikte plastic wordt ofwel opgestapeld op stortplaatsen of in het milieu gedumpt, wat leidt tot fragmentatie in deeltjes die kleiner zijn dan het menselijk oog kan zien. Deze deeltjes dringen cellen binnen en stapelen zich op in organismen, wat mogelijk schadelijk is voor het aquatische leven, planten en mensen.
“De aanwezigheid van plastic na het einde van hun levenscyclus is problematisch om verschillende redenen, waaronder de impact op de menselijke gezondheid en het milieu,” zei Mark Dadmun, de Paul en Wilma Ziegler Hoogleraar Chemie die zich specialiseerde in polymeren. “De polymeren gemeenschap is voorop gegaan in het worstelen met de complexiteit van microplastics en het vinden van oplossingen.”
Bovendien kunnen microplastics (deeltjes tussen 1 micrometer en 5 millimeter) en nanoplastics (deeltjes tussen 10 nanometer en 1 micrometer) ook worden gevormd door mechanische slijtage, zoals alledaagse processen zoals het wassen van kleding of autorijden, waarbij wrijving tussen banden en wegen ontstaat.
Dadmun en zijn studenten, waaronder Shelby Watson-Sanders, hebben inzicht gegeven in de vorming van deze nanoplastics. In een artikel dat deze lente is gepubliceerd in Nature Communications, hebben Dadmun en Watson-Sanders, samen met samenwerkende onderzoekers van verschillende instellingen, voortgebouwd op eerder onderzoek naar het recyclen van polymeren om te verkennen wat de polymerenketens triggert om af te breken in nanoplastics die in het milieu blijven bestaan.
“Polymeren zijn als een kom spaghetti in die zin dat ze zeer losjes in elkaar zijn verstrengeld,” legde Dadmun uit. “Sommige polymerenketens in een bepaald plastic stuk kunnen zich in kleine secties alineeren om kristallijne delen te vormen die sterkere materiaaleigenschappen bieden.”
Deze eigenschappen stellen ons in staat om producten zoals melkpakken, waterflessen en pillenflessen te maken. Het zijn echter deze sterke, georganiseerde kristallijnen die niet gemakkelijk afbreken en zo afbreken in nanoplastics. Ongeveer 70% van de materialen die we commercieel gebruiken, zijn ontwikkeld met deze kristallijne structuur.
Het team bestudeerde specifiek verschillende soorten polypropyleen, poly(ethyleentereftalaat) (PET) en polystyreen (PS), die respectievelijk de tweede, vierde en vijfde meest geproduceerde polymeren ter wereld zijn. Onderzoekers degradeerden de polymeren onder verschillende omstandigheden en konden de correlatie tussen de kristallijne delen van de polymeren die niet afbreken en hun fragmentatie en de creatie van nanoplastics valideren.
“Deze informatie vertelt ons waar de nanoplastics vandaan komen, zodat we de volgende generatie plastics kunnen ontwerpen om er minder van te produceren,” zei Dadmun.
