Stel je deze drie items voor op de tafel voor je:een gescheurde regenjas, een lekkende balpen en een leeg boterhamzakje.

Stel je nu voor dat in plaats van deze items in de prullenbak te gooien, jij gaat naar buiten, laat ze op de grond vallen, en laat ze daar. Wat zou er in de loop van de tijd met deze goederen gebeuren? Zouden de UV-stralen van de zon ervoor zorgen dat de pen broos wordt en uit elkaar barst? Zouden wind en regen de achteruitgang van de jas versnellen? Hoe lang zou het duren voordat de zak in fragmenten uiteenvalt die te klein zijn om weer op te rapen?

Joana Sipe, een doctoraat student werkzaam in het lab van Civiele en Milieutechniek Professor Mark Wiesner, onderzoekt hoe gewone kunststoffen afbreken. Ze richt zich specifiek op de effecten van mechanische degradatie, zoals hoe plastic dat in het milieu terechtkomt, uiteenvalt door de krachten van de wind, zand en surfen.

We hebben sinds de jaren vijftig meer dan 18 biljoen ton plastic geproduceerd, en het meeste weggooien. Er is een schrikbarende hoeveelheid in onze vaarwegen terechtgekomen, rivieren en oceanen. Overuren, Sipe zei, stukjes primair plastic - alles van tandzijde tot snoeppapiertjes - worden zo klein dat dieren ze voor stukjes voedsel kunnen aanzien. Eventueel, die secundaire kunststoffen worden zo klein dat ze uit het zicht verdwijnen, maar niet van het bestaan.

"De VS heeft het smerigste water ter wereld, in termen van microplastische verontreiniging, " zei Sipe. "Er zitten negen plastic microdeeltjes in elke liter water. We weten niet hoe dat de toxiciteit gaat beïnvloeden. De deeltjes bioaccumuleren, ook, en we beginnen net die gezondheidseffecten te begrijpen. We weten niet precies hoeveel plastic we in het milieu hebben gestopt, en we weten niet hoe we het moeten opruimen. We zitten in de beginbewustzijnsmodus."

Sipe houdt zichzelf niet voor de gek dat we cold turkey kunnen stoppen met onze plastic gewoonte. Maar ze is geïnteresseerd in het ontwikkelen van aanbevelingen voor een beter geïnformeerd gebruik van kunststoffen, inclusief keuzes die minder afbreken in het milieu. Zij begon, daarom, door gegevens te verzamelen over zes van de meest gebruikte kunststoffen:nylon, polycarbonaat, thermoplastisch polyurethaan, hoog effectpolystyreen, polyethyleentereftalaatglycol en polymelkzuur. Sipe vormde elk materiaal in een "hondenbot" en trok het vervolgens uit elkaar om de sterkte te karakteriseren, alvorens elk materiaal aan constante slijtage te onderwerpen in een machine die is ontworpen om het langzaam weg te slijpen.

Haar theorie was vrij eenvoudig. "Wij dachten, hoe sterker het plastic, hoe minder microplastics het zou genereren, " zei Sipe. "Maar we ontdekten dat dat niet het geval was." Er was geen directe correlatie tussen een individuele maat voor sterkte en slijtvastheid; sommige kunststoffen droegen veel zwaarder onder schuurpapier met korrel 80 dan met korrel 100, bijvoorbeeld, of afgebroken tot grotere deeltjes dan verwacht.

In de echte wereld, Sipe zei, projecteren hoe de materialen degraderen wordt verder bemoeilijkt door het verbazingwekkende aantal plastic formuleringen die mensen hebben bedacht. Er zijn talloze maten en vormen van plastic, en vele composities - ze kunnen worden vervaardigd als bollen of buizen en vervolgens geverfd en geparfumeerd, of behandeld met additieven om ze zachter te maken, harder of antimicrobieel.

Waar ze behoorlijk succesvol in is, zei Sipe, bootst de kracht na die wordt gegenereerd door gewone slijtage op specifieke plastic producten, zoals kauwen op een plastic pen, of het slepen van de zolen van je tennisschoenen over het trottoir.

Sipe overweegt de volgende stappen die haar experiment nog waardevoller zouden maken. Ze denkt dat het bijzonder nuttig zou zijn om de schuifspanning te modelleren die wordt gegenereerd door de kracht van een oceaangolf in combinatie met het schurende potentieel van verschillende sedimenten, zoals grind en zand.

"Als we mechanische eigenschappen kunnen correleren aan defecten, we kunnen vragen beantwoorden als, 'Als je een waterfles in de oceaan zou gooien, in hoeveel microplastic deeltjes zou het breken?'" zei Sipe. "Uiteindelijk, we willen deze gegevens in modellen zetten die nuttig zijn voor beleidsmakers en risicobeoordelaars."