Microplastiche – Opportunità di differenziazione

Figura 1: Per una valutazione dettagliata è importante considerare anche quanto segue: il microplastica non è spesso solo plastica, ma può contenere tracce di sostanze involontariamente introdotte e potenzialmente pericolose. Tra queste, ad esempio, antimonio dal catalizzatore di antimonio triossido, mercurio, piombo, cadmio e molto altro. È possibile rintracciare queste tracce di contaminanti attraverso un'analisi combinata di dati di contaminazione e confronti di dati, ad esempio con una combinazione di EDX (spettroscopia a fluorescenza a dispersione di energia) e FTIR (spettroscopia infrarossa a trasformata di Fourier), insieme a un software «EDXIR» per l'elaborazione simultanea dei dati provenienti da entrambi i metodi. (Immagine: Shimadzu)

La microplastica è arrivata nella società in due sensi. Dal punto di vista chimico-analitico, è stata già rilevata nel tratto gastrointestinale, nel sangue, nella linfa e nel fegato di animali1 e persino nelle feci umane2. È arrivata anche come tema politico per un pubblico ampio – uno stimolo per i ricercatori a portare luce e ordine in questo campo complesso e a evidenziare eventuali necessità di intervento per le aziende coinvolte.

«Chi si occupa di problemi ambientali come ricercatore, oggi non può fare a meno della microplastica», afferma chiaramente il Prof. Dr. Bernd Nowack del gruppo di Valutazione e Gestione del Rischio Ambientale dell'Empa a San Gallo. «Ma è importante definire di cosa stiamo parlando. Una distinzione fondamentale è tra microplastica primaria e secondaria.»

Polimeri impiegati in modo mirato

In generale, si definiscono particelle di plastica di dimensioni inferiori a 5 millimetri come microplastica. La microplastica primaria viene aggiunta appositamente a determinati prodotti per ottenere caratteristiche specifiche, come le cosiddette microperle per i cosmetici. Queste devono fungere da esfolianti per la pelle, conferendo un aspetto fresco, oppure come riempitivi o film formatori, e controllano la viscosità – apparentemente veri e propri poliedri.

La microplastica gioca un ruolo anche nei processi tecnici. Uno studio dell’Università di Basilea ha ad esempio evidenziato nel Reno palline di scambio ionico di resine a scambio ionico (ad esempio a base di polistirene).3

Per quanto riguarda la microplastica primaria, il produttore può intervenire. Molti colgono l’occasione e sostituiscono, ad esempio, polimeri sintetici con materiali naturali (come gusci di noce). La microplastica secondaria, cioè i rifiuti plastici, rappresenta invece un problema di smaltimento. Si forma ad esempio ovunque vengano rilasciate microfibre di poliestere durante il lavaggio di tessuti sintetici.4

Sia i consumatori finali che i processi chimico-farmaceutici devono aumentare la consapevolezza: potrebbe il materiale durante la manipolazione liberare microplastica e finire nelle acque superficiali? Potrebbe il processo stesso rilasciare microplastica nell’ambiente (ad esempio le palline di resina a scambio ionico menzionate)?

Queste domande sono ancora più urgenti considerando che una modellazione dell’Istituto di Ricerca sui Materiali dell’Empa a San Gallo, in collaborazione con l’Ufficio Federale dell’Ambiente, getta nuova luce sulla questione. Lo studio, ancora non pubblicato, ma già in fase di analisi,5 indica che la microplastica secondaria gioca un ruolo molto più grande nel bilancio ambientale complessivo rispetto a quella primaria. Sono stati analizzati i flussi di materiali di sette polimeri comunemente usati: LDPE (polietilene a bassa densità), HDPE (polietilene ad alta densità), PP (polipropilene), PS (polistirene), EPS (espanso di polistirene/espanso di polistirene), PVC (cloruro di polivinile) e PET (polietil tereftalato). Di conseguenza, non si dovrebbe parlare genericamente di microplastica, ma di micro-LDPE, micro-HDPE, ecc. L’analisi dei flussi di materiali si concentra principalmente su: quanta quantità di un certo polimero viene prodotta? Come vengono raccolti e smaltiti i rifiuti? Come finiscono i residui, ad esempio, nei corpi idrici?

Analisi dei polimeri richiesta

In questo ambito, i ricercatori hanno inizialmente constatato che: per il campionamento si sono talvolta utilizzate reti da pesca per il plancton nel fiume e il campione è stato analizzato al microscopio. In questo modo, è possibile identificare i polimeri e, in particolare, la microplastica. «Nel complesso, abbiamo riscontrato metodi incoerenti sia nel campionamento che nell’analisi, spesso con risultati solo qualitativi e con una scarsa comparabilità tra le procedure utilizzate», riassume il Prof. Nowack le sue esperienze.

Un ruolo più importante e una maggiore complessità rispetto alla microplastica nei corpi idrici ha l’analisi del suolo. Qui si concentra la maggior parte dei rifiuti, ed è necessario quantificare il carbonio dei polimeri in una matrice ricca di carbonio, cosa spesso possibile solo con digestioni molto aggressive. Vi è quindi un grande bisogno di ricerca analitica, validazione e armonizzazione dei metodi.

Usura degli pneumatici come sfida prominente

Una disciplina analitica di crescente importanza è rappresentata dall’usura degli pneumatici. Negli ultimi anni, si sono accumulate quantità sempre maggiori di microplastica che si depositano nei suoli. Allo stesso tempo, i chimici analitici hanno cercato relativamente poco, poiché è difficile identificare il gomma degli pneumatici in un campione ambientale – ancora più difficile rispetto al polietilene.

Un certo sollievo deriva da una valutazione del rischio basata sulla direttiva Reach dell’UE, che ha fornito valori molto bassi.5

«A volte bisogna usare grammi di microplastica per litro affinché i daphnie, che funzionano come ‘biosensori’, reagiscano», osserva il Prof. Nowack. «La plastica è molto inerte. Quindi, il problema della microplastica potrebbe essere minore di quanto si pensi comunemente. Tuttavia, in alcune acque in Asia, il rischio è leggermente superiore.»

In Europa, il rischio ecotossicologico della microplastica è basso, ma non può essere escluso. I ricercatori locali segnalano anche segnali che la microplastica, favorendo reazioni infiammatorie o attraverso l’assunzione di sostanze associate, può danneggiare il tratto gastrointestinale.2

Perciò, nella ricerca c’è ancora un notevole bisogno di studi sulla microplastica. La sua riduzione nei processi chimici, farmaceutici e biotecnologici è consigliabile secondo lo stato attuale della scienza, così come l’ottimizzazione delle procedure analitiche per rilevare la microplastica. Questo significa anche che le aziende di produzione o i laboratori che operano secondo le tecniche più avanzate e in settori specializzati hanno qui un campo ideale per distinguersi nel mercato.

Bibliografia

1. http://www.chemie.de/news/1158036/erstmals-mikroplastik-im-menschen-nachgewiesen.html?WT.mc_id=ca0259 (accesso 21.2.2019).
2. Valutazione delle concentrazioni di microplastica nelle feci umane – Risultati preliminari di uno studio prospettico; Philipp Schwabl, Bettina Liebmann, Sebastian Köppel, Philipp Königshofer, Theresa Bucsics, Michael Trauner, Thomas Reiberger; presentato nell’ambito della UEG Week 2018 a Vienna il 24 ottobre 2018 [come citato nella fonte bibliografica 1].
3. Mani T, Blarer P, Storck FR, Pittroff M, Wernicke T, Burkhardt-Holm P: Rilevamento ripetuto di microperle di polistirene nel fiume Reno inferiore. Environ Pollut 2019 Feb;245:634-641.
4. Hernandez E, Nowack B, Mitrano DM: Tessuti in poliestere come fonte di microplastiche domestiche: uno studio meccanicistico per comprendere il rilascio di microfibre durante il lavaggio. Environ Sci Technol 2017, 51, 7036-7046.
5. Adam V, Yang T, Nowack B: Verso una valutazione ecotossicologica del rischio delle microplastiche: confronto tra i dati disponibili su pericoli e esposizione nelle acque dolci. Environmental Toxicology and Chemistry 2019;38(2):436-447.