Trilioni di frammenti di plastica galleggiano in mare, che causano la formazione di grandi "chiazze di immondizia" nelle correnti oceaniche rotanti chiamate vortici subtropicali. Di conseguenza, gli impatti sulla vita oceanica sono in aumento e colpiscono gli organismi, dai grandi mammiferi ai batteri alla base della rete trofica oceanica. Nonostante questo immenso accumulo di plastica in mare, rappresenta solo l'1-2% degli immissioni di detriti di plastica nell'oceano. Il destino di questa plastica mancante e il suo impatto sulla vita marina rimangono in gran parte sconosciuti.

Sembra che le fotoreazioni guidate dalla luce solare potrebbero essere un importante pozzo di plastica galleggiante in mare. La luce solare può anche avere un ruolo nel ridurre la plastica a dimensioni inferiori a quelle catturate dagli studi oceanici. Questa teoria potrebbe in parte spiegare come ogni anno scompaia più del 98% della plastica che entra negli oceani. Però, diretto, le prove sperimentali per la degradazione fotochimica della plastica marina rimangono rare.

Un team di scienziati dell'Harbour Branch Oceanographic Institute della Florida Atlantic University, La East China Normal University e la Northeastern University hanno condotto uno studio unico per aiutare a chiarire il mistero dei frammenti di plastica mancanti in mare. Il loro lavoro fornisce nuove informazioni sui meccanismi di rimozione e sulla durata potenziale di alcune microplastiche selezionate.

Per lo studio, pubblicato in Journal of Hazardous Materials , i ricercatori hanno selezionato polimeri plastici che si trovano prevalentemente sulla superficie dell'oceano e li hanno irradiati utilizzando un sistema di simulazione solare. I campioni sono stati irradiati sotto la luce solare simulata per circa due mesi per catturare la cinetica della dissoluzione della plastica. Ventiquattro ore erano l'equivalente di circa un giorno solare di esposizione fotochimica nelle acque superficiali del vortice oceanico subtropicale. Per valutare la fotodegradazione fisica e chimica di queste plastiche, ricercatori hanno utilizzato la microscopia ottica, microscopio elettronico, e spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR).

I risultati hanno mostrato che la luce solare simulata aumentava la quantità di carbonio disciolto nell'acqua e rendeva più minuscole quelle minuscole particelle di plastica. Si è anche frammentato, ossidato e alterato il colore dei polimeri irradiati. I tassi di rimozione dipendevano dalla chimica del polimero. Le soluzioni polimeriche ingegnerizzate (plastica riciclata) si degradano più rapidamente del polipropilene (ad es. imballaggi di consumo) e del polietilene (ad es. sacchetti di plastica, film plastici, e contenitori comprese le bottiglie), quali erano i polimeri più fotoresistenti studiati.

Sulla base dell'estrapolazione lineare della perdita di massa plastica, soluzioni polimeriche ingegnerizzate (2,7 anni) e i campioni del North Pacific Gyre (2,8 anni) hanno avuto la vita più breve, seguito da polipropilene (4,3 anni), polietilene (33 anni), e polietilene standard (49 anni), usato per casse, vassoi, bottiglie per latte e succhi di frutta, e tappi per imballaggi alimentari.

"Per le microplastiche più fotoreattive come il polistirene espanso e il polipropilene, la luce del sole può rimuovere rapidamente questi polimeri dalle acque oceaniche. Altro, microplastiche meno fotodegradabili come polietilene, potrebbero volerci decenni o secoli per degradarsi anche se rimangono sulla superficie del mare, " disse Shiye Zhao, dottorato di ricerca, autore senior e ricercatore post-doc che lavora nel laboratorio di Tracy Mincer, dottorato di ricerca, un assistente professore di biologia/biogeochimica presso l'Harbour Branch della FAU e l'Harriet L. Wilkes Honors College. "Inoltre, mentre queste plastiche si dissolvono in mare, rilasciano composti organici biologicamente attivi, che sono misurati come carbonio organico disciolto totale, un importante sottoprodotto della fotodegradazione della plastica indotta dalla luce solare."

Zhao e collaboratori hanno anche verificato la biolabilità del carbonio organico disciolto derivato dalla plastica sui microbi marini. Queste sostanze organiche disciolte sembrano essere ampiamente biodegradabili e una goccia nell'oceano rispetto al carbonio organico disciolto marino biolabile naturale. Però, alcune di queste sostanze organiche oi loro co-percolati possono inibire l'attività microbica. Il carbonio organico disciolto rilasciato durante la fotodegradazione della maggior parte delle materie plastiche è stato prontamente utilizzato dai batteri marini.

"Il potenziale che la plastica sta rilasciando composti bio-inibitori durante la fotodegradazione nell'oceano potrebbe avere un impatto sulla produttività e sulla struttura della comunità microbica, con conseguenze sconosciute per la biogeochimica e l'ecologia dell'oceano, " ha detto Zhao. "Uno dei quattro polimeri nel nostro studio ha avuto un effetto negativo sui batteri. È necessario ulteriore lavoro per determinare se il rilascio di composti bioinibitori dalla plastica fotodegradabile sia un fenomeno comune o raro".

I campioni nello studio includevano microplastiche post-consumo da plastica riciclata come una bottiglia di shampoo e una scatola per il pranzo usa e getta (polietilene, polipropilene, e polistirene espanso), così come polietilene standard, e frammenti di plastica raccolti dalle acque superficiali del North Pacific Gyre. Sono stati selezionati casualmente un totale di 480 pezzi puliti di ciascun tipo di polimero, pesati e divisi in due gruppi.