Polyethyleen, een plastic dat zowel goedkoop als gemakkelijk te verwerken is, is goed voor bijna een derde van het plastic afval in de wereld. Een interdisciplinair team van de Universiteit van Bayreuth heeft voor het eerst de progressieve afbraak van polyethyleen in het milieu onderzocht. Hoewel het afbraakproces leidt tot fragmentatie in steeds kleinere deeltjes, worden geïsoleerde nanoplastische deeltjes zelden in het milieu aangetroffen. De reden is dat dergelijke vervalproducten niet graag op zichzelf blijven, maar zich snel hechten aan grotere colloïdale systemen die van nature in de omgeving voorkomen. De onderzoekers hebben hun bevindingen nu gepresenteerd in het tijdschrift Science of the Total Environment.
Polyethyleen is een kunststof die in verschillende moleculaire structuren voorkomt. Polyethyleen met lage dichtheid (LDPE) wordt veel gebruikt voor het verpakken van alledaagse consumptiegoederen, zoals voedsel, en is een van de meest voorkomende polymeren wereldwijd als gevolg van de toenemende vraag. Tot nu toe waren er alleen schattingen over hoe dit veelgebruikte plastic degradeert nadat het als afval in het milieu komt. Een onderzoeksteam van het Collaborative Research Center “Microplastics” van de Universiteit van Bayreuth heeft deze vraag nu voor het eerst systematisch onderzocht. De wetenschappers ontwikkelden hiervoor een nieuwe, technisch geavanceerde experimentele opstelling. Dit maakt het mogelijk om twee bekende en milieugebonden processen van plasticdegradatie onafhankelijk van elkaar in het laboratorium te simuleren: 1.) foto-oxidatie, waarbij de lange polyethyleenketens geleidelijk uiteenvallen in kleinere, meer in water oplosbare moleculen bij blootstelling aan licht , en 2.) toenemende fragmentatie als gevolg van mechanische belasting. Op basis hiervan was het mogelijk om gedetailleerd inzicht te krijgen in de complexe fysische en chemische processen van LDPE-afbraak.
De laatste fase van de afbraak van LDPE is van bijzonder belang voor onderzoeken naar de mogelijke impact van polyethyleen op het milieu. Wat de onderzoekers ontdekten, was dat deze afbraak niet stopt bij de ontbinding van het verpakkingsmateriaal dat in het milieu terechtkomt in veel micro- en nanoplastische deeltjes, die een hoge mate van kristalliniteit hebben. De reden is dat deze kleine deeltjes een sterke neiging hebben om te aggregeren: ze hechten zich snel aan grotere colloïdale systemen bestaande uit organische of anorganische moleculen en maken deel uit van de materiaalkringloop in het milieu. Voorbeelden van dergelijke colloïdale systemen zijn kleimineralen, humuszuren, polysachariden en biologische deeltjes van bacteriën en schimmels. “Dit aggregatieproces voorkomt dat individuele nanodeeltjes die door polyethyleenafbraak ontstaan, vrij beschikbaar zijn in het milieu en interactie hebben met dieren en planten. Dit is echter geen ‘helemaal duidelijk’ signaal. Grotere aggregaten die deelnemen aan de materiaalcyclus in het milieu en nanoplastics bevatten, worden vaak ingenomen door levende organismen. Zo kunnen nanoplastics uiteindelijk in de voedselketen terechtkomen”, zegt Teresa Menzel, een van de drie hoofdauteurs van de nieuwe studie en promovendus op het gebied van polymere materialen.
Om de afbraakproducten te identificeren die worden gevormd wanneer polyethyleen uiteenvalt, gebruikten de onderzoekers een methode die niet veel is gebruikt in onderzoek naar microplastics: multi-cross-polarisatie in vaste-stof NMR-spectroscopie. “Met deze methode kunnen we zelfs de afbraakproducten die door foto-oxidatie ontstaan, kwantificeren”, zegt co-auteur Anika Mauel, een doctoraal onderzoeker in de anorganische chemie.
De onderzoekers van Bayreuth hebben ook ontdekt dat de afbraak en afbraak van polyethyleen ook leidt tot de vorming van peroxiden. “Van peroxiden wordt al lang vermoed dat ze cytotoxisch zijn, wat betekent dat ze een toxisch effect hebben op levende cellen. Dat is een andere manier waarop LDPE-afbraak een potentiële bedreiging vormt voor natuurlijke ecosystemen. Deze onderlinge relaties moeten in de toekomst meer in detail worden bestudeerd.” voegt co-auteur Nora Meides toe, een doctoraal onderzoeker in de macromoleculaire chemie.
De gedetailleerde analyse van de chemische en fysische processen die betrokken zijn bij de afbraak van polyethyleen zou niet mogelijk zijn geweest zonder de interdisciplinaire netwerken en het gecoördineerde gebruik van de modernste onderzoekstechnologieën op de campus van de Universiteit van Bayreuth. Deze omvatten met name scanning-elektronenmicroscopie (SEM), energiedispersieve röntgenspectroscopie (EDS), röntgendiffractie (XRD), NMR-spectroscopie, Fourier-transformatie-infraroodspectroscopie (FTIR) en differentiële scanningcalorimetrie (DSC).
Verhaalbron:
Materialen geleverd door Universität Bayreuth. Opmerking: inhoud kan worden bewerkt voor stijl en lengte.
lees het gehele artikel bij de bron
————————————————– ———————————–
samenvatting:
Polyethyleen is goed voor bijna een derde van het plastic afval in de wereld. Een interdisciplinair team heeft nu voor het eerst de progressieve afbraak van polyethyleen in het milieu onderzocht. Hoewel het afbraakproces leidt tot fragmentatie in steeds kleinere deeltjes, worden geïsoleerde nanoplastische deeltjes zelden in het milieu aangetroffen. De reden is dat dergelijke vervalproducten niet graag op zichzelf blijven, maar zich snel hechten aan grotere colloïdale systemen die van nature in de omgeving voorkomen.
Datum van publicatie: 28 april 2022
Bron: Klimaat | Top milieunieuws — ScienceDaily
————————————————– ———————————–