La mayoría de las partículas de microplástico en el medio ambiente se originan a partir de piezas de plástico más grandes. En un estudio a largo plazo, Un equipo de investigación interdisciplinario de la Universidad de Bayreuth ha simulado la rapidez con la que el plástico se descompone en fragmentos bajo las influencias naturales. Las pruebas de laboratorio de alta tecnología en poliestireno muestran dos fases de degradación abiótica. Para empezar, la estabilidad del plástico se ve debilitada por la fotooxidación. Luego se forman grietas y se liberan más y más fragmentos más pequeños al medio ambiente. El estudio, publicado en la revista Ciencia y tecnología ambiental , permite sacar conclusiones sobre otros plásticos habituales en el medio ambiente.

El poliestireno es un plástico económico que se utiliza a menudo para embalaje y aislamiento térmico. y por lo tanto es particularmente común en los residuos plásticos. Como parte de su estudio a largo plazo, los investigadores de Bayreuth combinaron por primera vez investigaciones analíticas, que también se llevaron a cabo sobre partículas de poliestireno a nivel atómico, con mediciones que determinan el comportamiento de estas partículas bajo estrés mecánico. Sobre la base de esto, desarrollaron un modelo de degradación abiótica, es decir, degradación sin la influencia de organismos vivos.

"Nuestro estudio muestra que una sola partícula de microplástico con un diámetro de 160 micrómetros libera alrededor de 500 partículas del orden de 20 micrómetros, es decir, 0,02 milímetros, en el transcurso de un año y medio de exposición a procesos naturales de meteorización en el medio ambiente. Tiempo extraordinario, estas partículas, a su vez, se descomponen en fragmentos cada vez más pequeños. Se puede formar una ecocorona alrededor de estas pequeñas partículas, posiblemente facilitando la penetración en las células de los organismos vivos. Esto fue descubierto hace unos meses por otro grupo de investigación de Bayreuth, "dice la primera autora Nora Meides, estudiante de doctorado en química macromolecular en la Universidad de Bayreuth.

En el agua, las partículas microplásticas fueron expuestas a dos factores de estrés:luz solar intensa y estrés mecánico continuo producido por la agitación. En el entorno del mundo real, la luz solar y el estrés mecánico son de hecho los dos principales factores abióticos que contribuyen a la fragmentación gradual de las partículas. La irradiación de la luz solar desencadena procesos de oxidación en la superficie de las partículas. Esta fotooxidación, en combinación con estrés mecánico, tiene consecuencias importantes. Las cadenas de poliestireno se acortan cada vez más. Es más, se vuelven cada vez más polares, es decir, se forman centros de carga en las moléculas. En la segunda fase, las partículas microplásticas comienzan a fragmentarse. Aquí, las partículas se descomponen en fragmentos cada vez más pequeños. De una sola partícula de 160 micrómetros, Se crean 500 partículas hijas de menos de 20 micrómetros de diámetro. Durante este proceso, se forman partículas nanoplásticas adicionales.

"Los resultados de nuestra investigación son una base valiosa para investigar la degradación abiótica de macro y microplásticos en el medio ambiente, tanto en la tierra como en la superficie del agua, con más detalle, utilizando otros tipos de plástico como ejemplos. Nos sorprendió la velocidad de fragmentación de nosotros mismos, lo que nuevamente muestra los riesgos potenciales que podrían emanar de la creciente carga de los plásticos en el medio ambiente. Objetos de desecho de plástico especialmente más grandes, son, cuando se exponen a la luz solar y la abrasión, un depósito de entrada constante de microplásticos. Son precisamente estas diminutas partículas, apenas visible a simple vista, que se extienden a los ecosistemas más remotos a través de diversas rutas de transporte, "dice Teresa Menzel, Doctor. estudiante en el área de Ingeniería de Polímeros.

"El poliestireno investigado en nuestro estudio a largo plazo tiene un esqueleto de cadena de carbono, al igual que el polietileno y el polipropileno. Es muy probable que el modelo bifásico que hemos desarrollado sobre poliestireno pueda trasladarse a estos plásticos, "añade el autor principal, el Prof. Dr. Jürgen Senker, profesor de química inorgánica, quien coordinó el trabajo de investigación.

El estudio que ahora se ha publicado es el resultado de la estrecha cooperación interdisciplinaria de un grupo de trabajo perteneciente al Centro de Investigación Colaborativa DFG "Microplásticos" de la Universidad de Bayreuth. En este equipo, científicos de la química macromolecular, química Inorgánica, ciencia ingeniera, y la ecología animal están investigando conjuntamente la formación y degradación de microplásticos. Numerosos tipos de tecnología de investigación están disponibles en el campus de Bayreuth para este propósito, que se utilizaron en el estudio a largo plazo:entre otros, Espectroscopia de RMN 13C-MAS, espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EDX), microscopía electrónica de barrido (SEM), y cromatografía de permeación en gel (GPC).