Onderzoekers van de Washington State University hebben de fundamentele mechanismen aangetoond waarmee kleine stukjes plastic zakken en schuimverpakkingen op nanoschaal door de omgeving kunnen bewegen.

De onderzoekers ontdekten dat een silica-oppervlak zoals zand weinig effect heeft op het vertragen van de beweging van de kunststoffen, maar dat natuurlijk organisch materiaal als gevolg van de ontbinding van planten- en dierenresten de plastic deeltjes op nanoschaal tijdelijk of permanent kan vasthouden, afhankelijk van het soort kunststof.

Het werk, gepubliceerd in het tijdschrift Wateronderzoek , zou onderzoekers kunnen helpen betere manieren te ontwikkelen om alomtegenwoordige kunststoffen uit het milieu te filteren en op te ruimen. De onderzoekers omvatten Indranil Chowdhury, universitair docent bij de afdeling Civiele en Milieutechniek van de WSU, samen met Mehnaz Shams en Iftaykhairul Alam, recent afgestudeerden van de opleiding civiele techniek.

"We kijken naar de ontwikkeling van een filter dat efficiënter kan zijn in het verwijderen van deze kunststoffen, "Zei Chowdhury. "Mensen hebben deze plastics in ons drinkwater zien ontsnappen, en ons huidige drinkwatersysteem is niet toereikend genoeg om deze micro- en nanoschaalplastics te verwijderen. Dit werk is de eerste fundamentele manier om naar die mechanismen te kijken."

Sinds de jaren vijftig, kunststoffen hebben eigenschappen die ze bruikbaar maken voor de moderne samenleving. Ze zijn waterafstotend, goedkoop, gemakkelijk te vervaardigen en bruikbaar voor een grote verscheidenheid aan doeleinden. Echter, De accumulatie van plastic wordt een steeds groter probleem over de hele wereld met gigantische stukken plastic afval die in de oceanen drijven en plastic afval dat opduikt in de meest afgelegen gebieden van de wereld.

"Plastics zijn een geweldige uitvinding en zo gemakkelijk te gebruiken, maar ze zijn zo hardnekkig in het milieu, ' zei Chowdhury.

Nadat ze zijn gebruikt, kunststoffen worden afgebroken door chemische, mechanische en biologische processen tot micro- en vervolgens nanodeeltjes kleiner dan 100 nanometer. Ondanks hun verwijdering in sommige afvalwaterzuiveringsinstallaties, er komen nog steeds grote hoeveelheden plastic op micro- en nanoschaal in het milieu terecht. Meer dan 90% van het kraanwater in de VS bevat plastic op nanoschaal, Chowdhury zei, en een onderzoek uit 2019 wees uit dat mensen ongeveer vijf gram plastic per week eten of de hoeveelheid plastic op een creditcard. De gezondheidseffecten van dergelijke milieuvervuiling zijn niet goed begrepen.

"We kennen de gezondheidseffecten niet, en de toxiciteit is nog onbekend, maar we blijven deze plastics elke dag drinken, ' zei Chowdhury.

Als onderdeel van de nieuwe studie, de onderzoekers bestudeerden de interacties met de omgeving van de kleinste deeltjes van de twee meest voorkomende soorten plastics, polyethyleen en polystyreen, om te leren wat hun beweging zou kunnen belemmeren. Polyethyleen wordt gebruikt in plastic zakken, melkpakken en voedselverpakkingen, terwijl polystyreen een schuimplastic is dat wordt gebruikt in schuimbekers en verpakkingsmaterialen.

In hun werk, de onderzoekers ontdekten dat de polyethyleendeeltjes uit plastic zakken gemakkelijk door de omgeving bewegen - door een silicaoppervlak zoals zand of natuurlijk organisch materiaal. Zand en de plastic deeltjes stoten elkaar af op dezelfde manier als magneetpolen, zodat het plastic niet aan de zanddeeltjes gaat kleven. De plastic deeltjes glommen op natuurlijk organisch materiaal dat alomtegenwoordig is in natuurlijke aquatische omgevingen, maar slechts tijdelijk. Ze kunnen gemakkelijk worden afgewassen met een verandering in de chemie in het water.

"Dat is slecht nieuws voor polyethyleen in het milieu, "zei Chowdhury. "Het plakt niet zo veel aan het oppervlak van silica en als het aan het oppervlak van natuurlijke organische stof blijft plakken, het kan opnieuw worden gemobiliseerd. Op basis van deze bevindingen, het geeft aan dat polyethyleenplastics op nanoschaal uit onze drinkwaterbehandelingsprocessen kunnen ontsnappen, vooral filtratie."

In het geval van polystyreendeeltjes, vonden de onderzoekers beter nieuws. Terwijl een silica-oppervlak zijn beweging niet kon stoppen, organische stof deed. Zodra de polystyreendeeltjes aan de organische stof plakten, ze bleven op hun plaats.

De onderzoekers hopen dat het onderzoek hen uiteindelijk zal helpen bij het ontwikkelen van filtratiesystemen voor waterzuiveringsinstallaties om nanodeeltjes van plastic te verwijderen.