Grandi pezzi di plastica possono scomporsi in particelle di dimensioni nanometriche che spesso trovano la loro strada nel suolo e nell'acqua. Forse meno noto è che possono anche fluttuare nell'aria. Non è chiaro in che modo le nanoplastiche influiscano sulla salute umana, ma studi sugli animali suggeriscono che sono potenzialmente dannose. Come passo verso una migliore comprensione della prevalenza delle nanoplastiche nell'aria, i ricercatori hanno sviluppato un sensore che rileva queste particelle e determina i tipi, le quantità e le dimensioni della plastica utilizzando pellicole colorate di punti di carbonio.

I ricercatori presenteranno i loro risultati oggi alla riunione autunnale dell'American Chemical Society (ACS).

"Le nanoplastiche sono una delle principali preoccupazioni se sono nell'aria che respiri, entrano nei polmoni e potenzialmente causano problemi di salute", afferma Raz Jelinek, Ph.D., ricercatore principale del progetto. "Un rilevatore semplice ed economico come il nostro potrebbe avere enormi implicazioni e un giorno allertare le persone della presenza di nanoplastiche nell'aria, consentendo loro di agire".

Milioni di tonnellate di plastica vengono prodotte e gettate via ogni anno. Alcuni materiali plastici si erodono lentamente durante l'uso o dopo essere stati smaltiti, inquinando l'ambiente circostante con particelle di dimensioni micro e nanometriche. Le nanoplastiche sono così piccole, generalmente larghe meno di 1 µm, e leggere che possono persino fluttuare nell'aria, dove le persone possono quindi inspirarle inconsapevolmente. Studi sugli animali suggeriscono che l'ingestione e l'inalazione di queste nanoparticelle può avere effetti dannosi. Pertanto, potrebbe essere utile conoscere i livelli di inquinamento atmosferico da nanoplastiche nell'ambiente.

In precedenza, il team di ricerca di Jelinek presso l'Università Ben-Gurion del Negev ha sviluppato un naso elettronico o "naso elettronico" per monitorare la presenza di batteri assorbendo e rilevando la combinazione unica di molecole di vapore gassoso che rilasciano. I ricercatori volevano vedere se questa stessa tecnologia basata su punti di carbonio potesse essere adattata per creare un sensore nanoplastico sensibile per il monitoraggio ambientale continuo.

I punti di carbonio si formano quando un materiale di partenza che contiene molto carbonio, come zucchero o altra materia organica, viene riscaldato a una temperatura moderata per diverse ore, afferma Jelinek. Questo processo può essere eseguito anche utilizzando un microonde convenzionale. Durante il riscaldamento, il materiale contenente carbonio si sviluppa in particelle colorate e spesso fluorescenti di dimensioni nanometriche chiamate "punti di carbonio". E cambiando il materiale di partenza, i punti di carbonio possono avere diverse proprietà di superficie che possono attrarre varie molecole.

Per creare il naso elettronico batterico, il team ha steso strati sottili di diversi punti di carbonio su minuscoli elettrodi, ciascuno delle dimensioni di un'unghia. Hanno usato elettrodi interdigitati, che hanno due lati con strutture a pettine intervallate. Tra i due lati si sviluppa un campo elettrico e la carica immagazzinata prende il nome di capacità. "Quando succede qualcosa ai punti di carbonio, che assorbono molecole di gas o pezzi di nanoplastica, si verifica un cambiamento di capacità, che possiamo facilmente misurare", afferma Jelinek.

Quindi i ricercatori hanno testato un sensore proof-of-concept per le nanoplastiche nell'aria, scegliendo punti di carbonio che assorbirebbero i tipi comuni di plastica:polistirene, polipropilene e poli(metilmetacrilato). Negli esperimenti, le particelle di plastica su scala nanometrica sono state aerosolizzate, facendole fluttuare nell'aria. E quando gli elettrodi rivestiti con pellicole di punti di carbonio sono stati esposti alle nanoplastiche disperse nell'aria, il team ha osservato segnali diversi per ogni tipo di materiale, afferma Jelinek. Poiché il numero di nanoplastiche nell'aria influisce sull'intensità del segnale generato, Jelinek aggiunge che attualmente il sensore può segnalare la quantità di particelle di un certo tipo di plastica al di sopra o al di sotto di una soglia di concentrazione predeterminata. Inoltre, quando particelle di polistirene di tre dimensioni (100 nm di larghezza, 200 nm di larghezza e 300 nm di larghezza) venivano aerosolizzate, l'intensità del segnale del sensore era direttamente correlata alla dimensione delle particelle.

Il prossimo passo del team è vedere se il loro sistema è in grado di distinguere i tipi di plastica nelle miscele di nanoparticelle. Proprio come la combinazione di pellicole di punti di carbonio nel naso elettronico batterico distingueva tra gas con polarità diverse, Jelinek afferma che è probabile che potrebbero modificare il sensore nanoplastico per distinguere tra tipi e dimensioni aggiuntivi di nanoplastiche. La capacità di rilevare diverse plastiche in base alle loro proprietà superficiali renderebbe i sensori nanoplastici utili per tracciare queste particelle nelle scuole, negli edifici per uffici, nelle case e all'aperto, dice. + Esplora ulteriormente

Ghiaccio polare contaminato da nanoplastiche