Bolhas de ar em plásticos liberam microplásticos na água

Bolhas de ar em plásticos liberam microplásticos na água

Microbolhas invisíveis que se formam nos plásticos do dia a dia podem liberar fragmentos microscópicos, revelando um caminho generalizado e de baixa energia de poluição plástica que ocorre onde quer que a água encontre o plástico.

Estudar:A erosão causada por microbolhas libera micro e nanoplásticos na água. Crédito da foto: Ennachii/Shutterstock.com

Um novo estudo liderado por investigadores do Trinity College Dublin, Irlanda, relata que as bolhas de ar formadas em superfícies plásticas podem levar à erosão e fragmentação da superfície e desencadear a libertação na água de micro e nanoplásticos anteriormente ligados à superfície e difíceis de detectar. O estudo está publicado na revistaAvanços científicos.

Por que é importante compreender as fontes ocultas de microplásticos

Os micro e nanoplásticos (MNPs) são micropoluentes generalizados em ambientes aquáticos que têm efeitos nocivos no ambiente, na vida selvagem e na saúde humana. Estes poluentes podem ser detectados em todos os níveis da cadeia alimentar e até em vários órgãos do corpo humano. De acordo com estimativas recentes, as pessoas ingerem até 90.000 microplásticos anualmente apenas através de água engarrafada.

As MNPs são caracterizadas pelo seu pequeno tamanho de partícula, fortes propriedades de adesão e sua pronunciada capacidade de acumulação no tecido humano. A acumulação de microplásticos nos tecidos humanos está associada a um risco aumentado de complicações cardiovasculares graves e tem sido associada a doenças neurodegenerativas.

As evidências existentes sugerem que as MNPs são liberadas de volumes plásticos na água por meio de degradação mecânica ou exposição ultravioleta (UV). No entanto, faltam estudos que examinem a influência de fatores aquáticos, como bolhas de ar, pH e salinidade na produção de MNP, apesar do contato próximo entre plásticos e água em ambientes aquáticos.

Dados os potenciais efeitos das MNPs sobre a saúde, é importante compreender os mecanismos subjacentes à formação e libertação de MNPs, a fim de desenvolver estratégias de mitigação eficazes. Entre os vários mecanismos de geração de MNP, o papel das bolhas de ar tem ganhado considerável atenção.

Bolhas de ar, que se formam predominantemente em superfícies plásticas sob condições adequadas de água e superfície, podem separar partículas soltas dessas superfícies e transportá-las para a água. Pequenas bolhas ligadas às MNPs podem alterar suas propriedades físicas, como tensão superficial, densidade e comportamento de transporte.

No que diz respeito ao modo de ação, os resultados disponíveis indicam que as tensões causadas pelas bolhas de ar nas superfícies plásticas devido à pressão interna podem levar a fissuras superficiais. Levando em conta este modo de ação, o presente estudo teve como objetivo investigar o papel das bolhas de ar na geração de MNP nas superfícies de plásticos típicos.

Microbolhas erodem superfícies plásticas sem energia externa

O estudo descobriu que pequenas bolhas de ar que se formam espontaneamente quando as condições da água permitem em superfícies plásticas típicas podem corroer defeitos superficiais e desencadear a liberação de MNPs. Esses eventos ocorreram de forma independente e paralela à degradação mecânica em massa ou à degradação oxidativa induzida por UV de superfícies plásticas, em vez de substituir esses mecanismos.

A fragmentação de superfícies plásticas causada por bolhas de ar ocorreu em uma ampla faixa de temperaturas (25°C a 95°C) e em vários tipos de água, incluindo água deionizada, água da torneira, rio e água do mar, com liberação mais rápida e extensa observada em temperaturas elevadas.

Em termos de modo de ação, o estudo mostrou que a formação, expansão e movimento de bolhas de ar em superfícies plásticas geram cisalhamento local e tensões capilares capazes de dissolver e deformar materiais poliméricos de baixo peso molecular em locais de defeitos superficiais que são mecanicamente menos estáveis ​​do que a maior parte do plástico, resultando na liberação de MNPs na água.

Este mecanismo de geração de MNP através de bolhas de ar é diferente de outros mecanismos amplamente estudados. Durante a degradação oxidativa induzida por UV, é necessário um fluxo sustentado de fótons de alta energia para quebrar as ligações poliméricas. Isso normalmente equivale a meses a anos de luz solar ou lâmpadas de laboratório que consomem muita energia.

Da mesma forma, a degradação mecânica requer um fornecimento contínuo de pressão externa através de ondas, areia, moagem industrial ou misturadores turbulentos para quebrar as estruturas poliméricas.

As bolhas de ar, por outro lado, formam-se sem a necessidade de movimento mecânico adicional ou energia radiante, uma vez satisfeitas as condições adequadas, e não requerem qualquer entrada de energia externa além das forças interfaciais já presentes. A tensão superficial das bolhas fornece forças locais que separam o material de baixo peso molecular e pouco cristalino dos defeitos, o que significa que a energia que impulsiona a fragmentação da superfície vem diretamente da energia livre interfacial já presente no sistema.

Tomados em conjunto, estes resultados sugerem que a fragmentação de superfícies plásticas induzida por bolhas de ar é um caminho verdadeiramente de baixa energia para a liberação de MNP e ocorre onde quer que água e superfícies plásticas entrem em contato, incluindo ambientes aquáticos cotidianos e naturais.

A formação de bolhas de ar depende de dois fatores: a qualidade da água e as propriedades físico-químicas das superfícies plásticas. Em altas temperaturas, a solubilidade do gás em água diminui, o que promove a formação e crescimento de bolhas de ar nas superfícies plásticas. Da mesma forma, níveis mais elevados de oxigénio dissolvido e níveis mais baixos de sal fornecem gás dissolvido adicional para a formação de bolhas de ar.

Além disso, os polímeros hidrofóbicos, como o polipropileno e o polietileno, apresentam defeitos superficiais inerentes e são particularmente adequados para a formação de bolhas de ar devido ao aumento do aprisionamento de gás.

Esses mecanismos sugerem que a fragmentação das superfícies plásticas causada por bolhas de ar e a subsequente liberação de MNPs podem ser modificadas ajustando-se parâmetros ambientais como tipos de água, temperatura de exposição, oxigênio dissolvido, salinidade e irradiação UV, bem como propriedades plásticas como tipos de plástico, defeitos superficiais, fixação de biofilme, peso molecular e grau de cristalinidade.

Os investigadores acreditam que as suas descobertas irão estimular novos estudos sobre o papel dos factores aquáticos e o desenvolvimento de estratégias para conter a libertação de poluentes plásticos.

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