In-PAIR

Investigation of Plastics And bIo-plastic degRadation

Il progetto In-PAIR (Investigation of Plastics And bIo-plastic degRadation) si pone come obiettivo quello di studiare, con un esperimento in situ, i meccanismi di degradazione in ambiente marino di micro e macro plastiche e, specialmente, quelli di micro e macro BIO-plastiche (o meglio, plastiche biodegradabili).

I processi degradativi che operano sulla plastica, in un ambiente altamente ossidativo come quello del mare, portano alla variazione di alcune delle caratteristiche chimiche e fisiche della struttura stessa dei composti polimerici. Tali variazioni strutturali sono identificabili per mezzo di analisi sia meccaniche che spettroscopiche, e con un esperimento in situ a lungo termine è possibile studiare il progredire di tali modifiche, prelevando ad intervalli di tempo prefissati parte del materiale ed analizzandolo.


Di estremo interesse è poi quello di affiancare lo studio della degradazione della plastica “standard” a quello della degradazione dei polimeri biodegradabili. Tali polimeri, infatti, sono costruiti per poter essere decomposti in situazioni ottimali nel compost, quindi in condizioni di temperatura e umidità tali per cui i batteri responsabili della biodegradazione possano agire e decomporre molti di tali sostanze in tempi relativamente brevi (3-6 mesi). In ambiente marino, però, queste condizioni ottimali non sono riprodotte, e quindi la degradazione dei biopolimeri potrebbe avere esiti assai differenti, portando ad un allungamento del tempo di biodegradazione e a una minor efficienza di tale processo.

Le conseguenze di questo fatto sono importanti, in quanto attualmente siamo alla ricerca di materiali sostitutivi della plastica standard, in moltissimi campi di utilizzo, fra cui quelli legati all’ambiente marino, come la pesca e la molluschicoltura: materiali che possano essere completamente biodegradabili, e quindi produrre un minor impatto ambientale nocivo. È quindi estremamente importante capire quali sono i processi degradativi che operano su tali BIO-plastiche, ed i tempi–scala con i quali agiscono.

 

A marzo 2020, nella Smart Bay Santa Teresa - SP, sono state ancorate alla stazione costiera del LAB MARE (a circa 10 metri di profondità) due gabbie costruite in acciaio INOX. Ogni gabbia contiene 3 gabbie più piccole chiuse con una rete di acciaio a maglia fine. All'interno sono stati inseriti degli oggetti di plastica standard di uso comune (cucchiaini, cannucce, capsule del caffè...), principalmente di polietilene (PE), polipropilene (PP), polistirene che sono comunemente le più utilizzate per la produzione di oggetti di plastica, e dei loro equivalenti in bioplastica. Nelle gabbie, oltre a questi oggetti, sono state inserite anche delle microplastiche di dimensione di circa 4 mm, sottoforma di pellets di PE e PP (polimeri standard) e PLA (poli(acido lattico)) e PBAT (polibutilene adipato-co-tereftalato), polimeri biodegradabili.


Parallelamente, gli stessi oggetti sono stati inseriti anche in una sabbiera a terra, per simulare l'ambiente di spiaggia e poter fare un confronto tra degradazione in questi due ambienti marini.

I campioni sono stati prelevati circa ogni 3 mesi sia dalla sabbiera che dalle gabbie sommerse e successivamente analizzati in laboratorio. È previsto che l’esperimento avrà termine a marzo 2023 dopo 3 anni di sperimentazione.

A marzo 2022 è stato pubblicato un articolo contenente i risultati delle analisi dei primi 6 mesi dell’esperimento, condotte sulle quattro tipologie di pellets prelevati dalle gabbie sommerse e dalla sabbiera. L’analisi dei dati ha permesso di osservare un invecchiamento e un inizio di degradazione superficiale in ambiente marino (in sabbiera e in mare) con mantenimento delle caratteristiche chimico-fisiche dei pellets sia in plastica standard (PE e PP) che biodegradabile (PLA e PBAT). Qui è disponibile l'articolo scientifico che descrive tutti i risultati.

Il progetto è ideato e realizzato da INGV, CNR-ISMAR e CNR-IPCF e si svolge con il prezioso supporto del Dipartimento Polizia di Stato - Centro Nautico Sommozzatori della Polizia di Stato – LA SPEZIA, per il prelievo dei campioni di plastica e grazie alla collaborazione del LabMARE che mette a disposizione la struttura su cui sono agganciate le gabbie e i dati di monitoraggio ambientale.