Le cannucce sono uno dei rifiuti di plastica più comuni che si trovano sulle coste. Poiché sempre più prodotti in plastica vengono prodotti, consumati e smaltiti, scienziati e produttori stanno sviluppando materiali alternativi che funzionino altrettanto bene e non contribuiscano all'inquinamento persistente da plastica nell'ambiente.

Ma non tutte le materie plastiche sono uguali:diversi produttori hanno formulazioni diverse di polimeri di base, come acido polilattico (PLA) e polipropilene (PP), e additivi chimici. Ciò significa che diverse formulazioni di plastica si comportano diversamente nell'ambiente e si decompongono nell'oceano a velocità diverse.

Sul mercato sono presenti nuovi materiali che si allontanano dai prodotti derivati ​​dal petrolio, come il diacetato di cellulosa (CDA), un polimero derivato dalla pasta di legno ampiamente utilizzato nei beni di consumo, e gli scienziati della Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) hanno lavorato quantificare la durata ambientale di un'ampia gamma di prodotti in plastica per rispondere alla domanda irrisolta:quanto durano le cannucce nell'oceano?

In un nuovo articolo pubblicato su ACS Sustainable Chemistry &Engineering , Gli scienziati dell'OMS Collin Ward, Bryan James, Chris Reddy e Yanchen Sun hanno messo a confronto diversi tipi di cannucce di plastica e di carta per vedere quale si degrada più velocemente nell'oceano costiero. Hanno collaborato con gli scienziati dell'azienda produttrice di bioplastica Eastman.

"Non abbiamo una conoscenza precisa di quanto tempo dura la plastica nell'oceano, quindi abbiamo progettato metodi per misurare la velocità con cui questi materiali si degradano", ha affermato Ward. "Si scopre che, in questo caso, ci sono alcune cannucce in bioplastica che in realtà si degradano abbastanza rapidamente, il che è una buona notizia."

Il loro approccio prevedeva la sospensione di otto diversi tipi di cannucce in un serbatoio di acqua di mare a flusso continuo proveniente da Martha's Vineyard Sound, Massachusetts. Questo metodo controllava anche la temperatura, l'esposizione alla luce e altre variabili ambientali per imitare l'ambiente marino naturale. Tutte le cannucce sono state monitorate per individuare eventuali segni di degradazione nell'arco di 16 settimane e sono state caratterizzate le comunità microbiche che crescevano sulle cannucce.

"Il mio interesse è stato quello di comprendere il destino, la persistenza e la tossicità della plastica e come possiamo utilizzare tali informazioni per progettare materiali di prossima generazione che siano migliori per le persone e per il pianeta", ha affermato James. "Abbiamo la capacità unica di poter portare l'ambiente dell'oceano sulla terraferma nei nostri serbatoi del laboratorio dei sistemi ambientali. Questo ci offre un ambiente molto controllato con acqua di mare naturale."

Hanno testato cannucce composte da CDA, poliidrossialcanoati (PHA), carta, PLA e PP. Nelle settimane in cui le cannucce venivano immerse nei serbatoi, le cannucce CDA, PHA e di carta si degradavano fino al 50%, prevedendo una durata ambientale di 10-20 mesi nell'oceano costiero. Le cannucce in PLA e PP non hanno mostrato segni misurabili di degrado.

Gli scienziati hanno poi confrontato due cannucce realizzate in CDA, una solida e l'altra in schiuma, entrambe fornite da Eastman. La cannuccia realizzata in CDA espanso era un prototipo per verificare se l'aumento della superficie avrebbe accelerato la degradazione. Hanno scoperto che il tasso di degradazione della cannuccia in schiuma era del 184% più veloce rispetto alla sua controparte solida, con conseguente durata ambientale prevista più breve rispetto alle cannucce di carta.

"Gli aspetti unici di questa cannuccia in schiuma sono che può avere una durata prevista più breve rispetto alle cannucce di carta, ma conserva le proprietà di una cannuccia in plastica o bioplastica", ha affermato James, rendendola un'alternativa promettente alle cannucce di plastica convenzionali. rispetto alle cannucce di carta, che si degradano rapidamente nell'oceano ma inaspriscono l'esperienza dell'utente diventando fradicie, secondo gli autori.

"Questo studio può essere immensamente prezioso per i produttori di cannucce fornendo dati informati e trasparenti nella scelta del materiale per le cannucce. Ancor di più, fornisce la rassicurazione che le cannucce a base di CDA non si aggiungeranno al persistente inquinamento da plastica, dimostrando anche che i produttori di cannucce impegno nell'offrire un prodotto sostenibile che riduca i rischi per la vita marina", ha affermato Jeff Carbeck, vicepresidente dell'innovazione aziendale di Eastman.

La scienza sostiene un allontanamento dal materiale plastico convenzionale. L'inquinamento causato dalla plastica provoca danni agli esseri umani e agli ecosistemi e l'industria della plastica contribuisce su larga scala al cambiamento climatico, rappresentando circa il 4%-5% di tutte le emissioni di gas serra durante il loro ciclo di vita.

Poiché negli ultimi 50 anni i rifiuti di plastica sono diventati onnipresenti negli oceani e nella catena alimentare marina globale, è importante identificare nuovi materiali che provengano da fonti sostenibili, contribuiscano al passaggio da un’economia lineare a un’economia circolare e si rompano se accidentalmente fuoriescono nell’ambiente. l'ambiente, affermano gli autori in un commento separato pubblicato su Nature .

"Anche se alcuni spingono per abbandonare la plastica, la realtà è che la plastica è qui per restare. Stiamo cercando di accettare il fatto che questi materiali verranno utilizzati dai consumatori, e poi potremo lavorare con le aziende per ridurre al minimo gli impatti di loro dovrebbero fuoriuscire nell'ambiente," ha detto Ward.

"Riconosciamo l'importanza di testare, convalidare e comprendere il degrado marino dei nostri prodotti basati su CDA, ma non disponevamo delle risorse necessarie", ha affermato Carbeck. "Sapendo che WHOI possedeva le competenze e le strutture, ci siamo impegnati in uno sforzo collaborativo per affrontare questa sfida. Questa partnership dimostra il potere della collaborazione tra industria e mondo accademico nel portare avanti obiettivi condivisi e avere un impatto positivo."

Il gruppo di ricerca ha inoltre scoperto che le comunità microbiche delle cannucce degradate erano uniche per ciascun materiale di paglia. Tuttavia, le comunità microbiche su entrambe le cannucce non degradabili erano le stesse nonostante avessero strutture chimiche molto diverse. Ciò ha fornito un'ulteriore prova del fatto che i microbi nativi stavano degradando le cannucce biodegradabili, mentre le cannucce non biodegradabili probabilmente persistono nell'oceano.

"La nostra comprensione degli impatti dell'inquinamento da plastica sulla salute degli oceani è davvero incerta, e gran parte di ciò si riduce alla non conoscenza del destino a lungo termine di questi materiali", ha affermato Ward. Lui e il resto del gruppo di ricerca intendono continuare a misurare la degradabilità dei materiali plastici, con la speranza di indicare i futuri sviluppi del settore.

"Ci sono molti vantaggi nel collaborare con produttori di materiali, incluso l'accesso a strutture analitiche e la conoscenza e l'accesso ai loro materiali che non si ottengono se si lavora nel proprio silo", ha affermato Ward. "Stiamo cercando di ottimizzare i loro prodotti per il degrado dell'ambiente e, in definitiva, per il bene del pianeta."

Ulteriori informazioni: Bryan D. James et al, Strategie per ridurre la durata ambientale delle cannucce nell'oceano costiero, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c07391

Collin P. Ward et al, Per frenare l'inquinamento da plastica, l'industria e il mondo accademico devono unirsi, Natura (2024). DOI:10.1038/d41586-024-00155-z

Informazioni sul giornale: Chimica e ingegneria sostenibile ACS , Natura

Fornito da Woods Hole Oceanographic Institution