Le microplastiche si stanno manifestando in ogni angolo del pianeta, dalla neve fresca in Antartide alle cene a base di pesce. Provengono da una varietà di fonti, inclusi contenitori per alimenti e bevande, reti da pesca, pneumatici e prodotti cosmetici. Ma le particelle che Goes vide gli sembrarono legate all'abbigliamento.

"Guardando più da vicino, ho potuto vedere che non erano fitoplancton o zooplancton, ma fibre che probabilmente provenivano dal bucato", ha detto. Infatti, mentre Goes e i suoi studenti continuavano a campionare il fiume, trovarono pennacchi di fibre attorno agli scarichi degli impianti di trattamento delle acque, supportando l'idea che il colpevole fosse il bucato.

Oltre a ciò, "alcuni dei nostri studenti hanno caratterizzato alcuni campioni che abbiamo raccolto nei corsi d'acqua e, nella maggior parte dei casi, si trattava di poliestere o dei suoi derivati ​​utilizzati nell'abbigliamento", ha affermato Goes.

Tenendo presente questi fattori, ha aggiunto Goes, "crediamo che il lavaggio dei vestiti e gli effluenti rilasciati dalle lavatrici siano la principale fonte di fibre microplastiche nei nostri corsi d'acqua."

Dilavamento in mare

Si rivolge al suo amico e collaboratore Beizhan Yan, esperto in identificazione plastica. Yan aveva anche visto le fibre come parte della sua ricerca nel fiume Hudson e aveva letto che erano state trovate anche in più di un terzo dei rifiuti di plastica nell'oceano.

"Stavamo discutendo idee per una proposta e ho suggerito di continuare da dove gli studenti avevano interrotto e trovare una soluzione per impedire che le microplastiche finissero nell'oceano", ha detto Goes. "Gli ho detto che nessuno avrebbe considerato questo un problema enorme, ma abbiamo i dati per dimostrarlo e sarebbe un progetto straordinario."

Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere meglio gli effetti del consumo di microplastica sulla salute umana, ma uno studio recente ha scoperto che le persone che avevano minuscole particelle di plastica depositate in un vaso sanguigno chiave avevano maggiori probabilità di subire infarto, ictus o morte. Le microplastiche vengono inalate e ingerite attraverso frutti di mare contaminati, acqua (sia del rubinetto che in bottiglia) e molti altri tipi di alimenti.

"Chiaramente, c'è una predominanza di queste particelle nei nostri fiumi e oceani, e se non le affrontiamo, finiranno nelle nostre catene alimentari e causeranno problemi", ha detto Yan. "Ero davvero interessato a vedere se potevamo risolvere il problema alla fonte."

In questo caso Yan si riferisce alla lavanderia. Un carico medio di un chilo e mezzo di camicie, pantaloni e calzini rilascia centinaia di migliaia di microfibre nel sistema fognario, dove scivolano inosservate oltre gli impianti di trattamento chimico dell’acqua ed entrano negli ecosistemi fluviali e oceanici. Negli Stati Uniti, la maggior parte degli impianti di trattamento sono progettati per ridurre il materiale organico nell'acqua, ha affermato Yan, e non sono efficienti nel rimuovere un'abbondanza di particelle sintetiche fini come le microplastiche.

La maggior parte degli indumenti moderni contiene una sorta di materiale sintetico. A differenza delle fibre naturali come il cotone che si decompongono completamente, i materiali sintetici rimangono per sempre nell’ambiente. Goes e i suoi studenti hanno scoperto che i tessuti in poliestere sono quelli che perdono il peggio. Anche il detersivo gioca un ruolo:il bucato lavato con detersivo produce, in media, l'86% in più di microfibre rispetto al bucato lavato con acqua pura. Se una famiglia media lava 300 carichi di bucato all'anno, i rifiuti aumentano.

Per affrontare il problema, Yan ha riunito un team di ricercatori multidisciplinari della Columbia University, della SUNY Stony Brook University, della Cornell University e della North Carolina State University. Con competenze in settori diversi come la chimica, i tessili sostenibili, la filtrazione e l’estrazione mineraria urbana, i ricercatori stanno sviluppando e testando un sistema di filtraggio dell’acqua per catturare le microfibre prima ancora che lascino la lavatrice. Il progetto, finanziato dalla National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), è stato lanciato nel 2023 e durerà fino al 2025.

Progettare su larga scala

Una delle maggiori sfide del progetto sarà quella di sviluppare un sistema di filtraggio in grado non solo di rilevare ed estrarre le microfibre, ma anche di trattare grandi volumi di acqua a un ritmo elevato, ha affermato Nicholas Frearson, membro senior dello staff dell'Osservatorio terrestre Lamont-Doherty. .

Una tipica lavatrice emette circa otto litri d'acqua durante un ciclo, ha detto, e le microfibre possono essere piccole quanto un milionesimo della larghezza di un capello. Oltre a ciò, è probabile che il filtro si ostruisca rapidamente, richiedendo una sorta di ciclo di autopulizia automatizzato.

"All'inizio i filtri funzionano bene, ma poi lentamente peggiorano perché catturano tutto e si intasano", ha detto. "Quindi uno dei problemi più grandi che stiamo cercando di risolvere è come sbloccarli?"

Con un background in ingegneria, Frearson è specializzato nello sviluppo di sistemi di sensori per scienziati che lavorano in aree remote del mondo e più recentemente ha collaborato con Yan a un progetto di rilevamento di microplastiche al Polo Sud. Era ansioso di unirsi al team che lavorava sul problema dell'inquinamento della lavanderia.

"Se riusciamo a impedire che le fibre finiscano effettivamente nel fiume, potremmo fare molto, molto tempo per rallentare il processo di riempimento dell'oceano", ha affermato.

L'attuale prototipo dell'attrezzatura è un labirinto di tubi e valvole alto un metro e mezzo, quasi delle dimensioni di una vera lavatrice. Un modello di seconda generazione sarà idealmente molto più piccolo, circa le dimensioni di una piccola valigia, e il modello finale sarebbe abbastanza piccolo da poter essere integrato nelle lavatrici commerciali.

La tecnologia servirà a tenere le microfibre fuori dal sistema fognario ma contribuirà anche a un’economia circolare, ha affermato Frearson. Una volta essiccati, i residui di microfibra estratti da ogni ciclo assomiglieranno a un sottile disco simile a una torta che può essere riciclato per produrre più vestiti.

Portare il concetto sul mercato

Una volta che un prototipo del sistema di filtraggio sarà pronto, il team lo testerà negli edifici residenziali della Columbia University, cosa che potrebbe avvenire già nell’autunno del 2024, ha affermato Yan. Successivamente cercheranno attivamente di trasferire la tecnica sviluppata all'industria e sono già in contatto con diversi produttori.

I programmi educativi comunitari per informare il pubblico sulle microplastiche e anche sui potenziali rimedi per l'inquinamento del bucato saranno sviluppati e implementati da Katherine Bunting-Howarth, direttrice associata del New York Sea Grant e co-PI del progetto.

Altri co-investigatori del progetto includono Benjamin Hsiao, illustre professore di chimica alla Stony Brook University; Karen K. Leonas, professoressa di scienze tessili alla North Carolina State University; Wei Min, professore di chimica alla Columbia University; e Thanos Bourtsalas, docente di sviluppo sostenibile ed economia circolare alla Columbia University.

"Il nostro obiettivo è che la nuova tecnologia di rimozione della microplastica testata nel corso del progetto diventi, nel tempo, disponibile per tutte le comunità, comprese quelle tradizionalmente svantaggiate, e porti benefici a tutti", ha affermato Yan.