L'inquinamento da plastica e altri detriti oceanici sono un problema ambientale globale complesso. Ogni anno, si stima che dieci milioni di tonnellate di plastica siano mal gestite, con conseguente ingresso nell'oceano, di cui metà galleggerà inizialmente. Ancora, solo 0,3 milioni di tonnellate di plastica galleggiano sulla superficie dell'oceano. Dov'è finito il resto della plastica?

I meccanismi chiave per il trasporto della plastica sono le correnti, vento, e onde. Le correnti e il vento trasportano i detriti oceanici in modo diretto come le forze su una barca a vela. Però, le onde oceaniche muovono prevalentemente oggetti in orbite circolari. Le orbite non si chiudono del tutto, determinando una cosiddetta deriva di Stokes nella direzione in cui viaggiano le onde.

Un team congiunto delle Università di Oxford, Plymouth, Edimburgo, Auckland e TU Delft hanno studiato come le onde trasportano detriti oceanici galleggianti includendo, per la prima volta, gli effetti delle dimensioni di un oggetto, galleggiabilità, e inerzia nel suo trasporto. I loro risultati sono pubblicati nel Journal of Fluid Mechanics .

Il dott. Ross Calvert del Dipartimento di Scienze ingegneristiche dell'Università di Oxford e i suoi coautori hanno scoperto che i detriti oceanici galleggianti più grandi possono essere trasportati a una velocità maggiore della deriva di Stokes a causa degli effetti inerziali.

La deriva di Stokes indotta dalle onde si è dimostrata importante per il movimento dei detriti oceanici verso la costa, con conseguente spiaggiamento di plastica, che potrebbe essere il luogo in cui si trova parte dell'inquinamento plastico non contabilizzato. È stato anche dimostrato che aumenta l'inquinamento da plastica trasportato nelle regioni polari.

Oggetti molto piccoli tracciano esattamente ciò che fa l'acqua e vengono quindi trasportati con l'esatta deriva di Stokes.

Il dottor Calvert ha dichiarato:"Oggetti più grandi trasportati più velocemente di oggetti più piccoli è stato un risultato non intuitivo. Ci aspettavamo che l'inerzia riducesse la velocità con cui i detriti galleggianti venivano trasportati in onde, analogo al vento e alle correnti. Dopo aver verificato il nostro risultato sperimentalmente e numericamente, siamo poi andati a scoprire i meccanismi con cui questi oggetti inerziali si muovevano più velocemente dell'acqua che li circondava".

Dopo aver osservato che le sfere di plastica galleggianti più grandi venivano trasportate più velocemente di quelle più piccole nel canale delle onde COAST presso l'Università di Plymouth, il team ha sviluppato un modello per studiare ulteriormente il risultato.

Attraverso questo modello, che includeva la gravità, galleggiabilità, trascinamento e forze di massa aggiunte in un sistema di coordinate che ruota e si trasla con l'onda, hanno scoperto che la dimensione dell'oggetto rispetto alla lunghezza d'onda era il driver predominante per un cambiamento nel trasporto, con un effetto secondario dalla densità dell'oggetto.

Prof Ton van den Bremer presso l'Università di Oxford e TU Delft, che ha diretto la ricerca, ha detto:"Sebbene chiunque cammini sulla spiaggia saprà che le onde trasportano detriti galleggianti verso la riva, la velocità con cui lo fanno dipende da molti fattori che i modelli esistenti, che sono molto semplificati, ignorare. Esempi di tali fattori sono se le onde si rompono e la dimensione dei detriti galleggianti. Questa ricerca fornisce una base teorica per quest'ultimo."

Questa ricerca è l'inizio per comprendere i meccanismi per un aumento della deriva indotta dalle onde. Ulteriori studi sull'effetto della forma dell'oggetto, compreso il canale d'onda e il test numerico di detriti oceanici idealizzati e reali, sono in corso.