Brian Yurasits / Unsplash, CC BY-SA
Delle centinaia di milioni di tonnellate di rifiuti di plastica che produciamo ogni anno, si stima che circa dieci milioni di tonnellate entra nell'oceano. Circa la metà della plastica prodotta è meno densa dell'acqua e quindi galleggia. Ma gli scienziati stimano che ci siano solo circa 0.3 milioni di tonnellate di plastica che galleggia sulla superficie dell'oceano, quindi dove sta andando il resto?
Considera il viaggio di una fibra di plastica che è caduta dal tuo vello. Una forte pioggia lo trascina in un canale di scolo o in un fiume vicino. La piccola fibra si deposita lì? Oppure il fiume lo trasporta fino alla costa dove si sofferma sul fondo del mare? O continua a fluttuare più lontano, finendo finalmente nel vasto oceano aperto?
La vertiginosa varietà di forme che i rifiuti di plastica possono assumere significa che il destino di una fibra è solo un mistero tra innumerevoli altri.
Scoprire dove finisce tutta la plastica mancante può aiutarci a capire quali parti dell'oceano sono più colpite da questo tipo di inquinamento e dove concentrare gli sforzi di pulizia. Ma per farlo, dobbiamo essere in grado di prevedere i percorsi di diversi tipi di plastica, il che richiede che grandi team di fisici, biologi e matematici lavorino insieme.
Questo è ciò che sta facendo il nostro team di ricerca. Ecco cosa abbiamo imparato finora.
Vie di plastica
Sappiamo già che grandi pezzi di plastica, come le bottiglie, possono galleggiare sulla superficie del mare per anni, se non secoli, impiegando molto tempo per rompersi. Correnti, venti e onde possono, dopo un viaggio di diversi anni, portarli al centro dei bacini oceanici, dove si accumulano in sistemi circolanti larghi 1,000 km noti come vortici. Il vasto "macchie di immondizia”Quel risultato assomiglia più a una zuppa di plastica che a un'isola di spazzatura.
Ma il destino delle fibre di plastica - forse i più piccoli frammenti di plastica per raggiungere l'oceano - è più complesso. Le fibre di grandi dimensioni possono rompersi per giorni e settimane in pezzi ancora più piccoli, a causa della turbolenza delle onde che si infrangono e della radiazione ultravioletta del sole. Queste sono chiamate microplastiche e hanno dimensioni variabili da cinque millimetri a granelli più piccoli dei batteri.
Le microplastiche possono essere mangiate dai pesci - si stima che uno su tre ?sh mangiato dall'uomo contiene microplastiche. Particelle più piccole possono anche essere consumate dallo zooplancton - animali microscopici che galleggiano in superficie - che vengono poi mangiati da animali ancora più grandi, comprese le balene.
I microrganismi possono crescere anche sulla superficie delle microplastiche, in un processo noto come "biofouling" che li fa affondare. I fiumi fangosi, come il Mississippi o l'Amazzonia, contengono argille che stabilirsi rapidamente quando entrano in contatto con l'acqua salata dell'oceano. Le microplastiche possono essere trasportate dall'argilla di sedimentazione, ma non si sa esattamente quanto questo accada.
Quantificare tutti questi risultati per ogni pezzo di plastica è una sfida enorme. Quale frazione finisce nel pesce, trasportato dall'argilla o ricoperto di melma microbica sul fondo del mare? Della frazione di plastica che arriva fino all'oceano aperto, non è chiaro quanto tempo impieghi il biofouling o altre forze per trascinare le particelle ben al di sotto della superficie per iniziare la loro lunga discesa finale sul fondo del mare.
Con tutti questi fattori complicanti, può sembrare inutile prevedere dove finirà la plastica. Ma stiamo lentamente facendo progressi.
Prendere un'onda
Se sei mai stato su una barca in acque agitate, potresti pensare che stai solo ballonzolando su e giù nello stesso punto. Ma in realtà ti stai muovendo molto lentamente nella direzione delle onde. Questo è un fenomeno noto come lo Stokes va alla deriva, e colpisce anche le plastiche galleggianti.
Per particelle più piccole di 0.1 millimetri, muoversi nell'acqua di mare è come guadare il miele. Ma la viscosità dell'acqua di mare ha un'influenza minore sulla plastica più grande di un millimetro. Ogni onda dà a queste particelle più grandi una spinta extra nella sua direzione. Secondo una ricerca preliminare attualmente in fase di revisione, ciò potrebbe significare che le plastiche più grandi vengono trasportate in mare più veloce rispetto alle microplastiche minuscole, il che li rende meno propensi a stabilirsi in parti dell'oceano dove si trova più vita marina - intorno alle coste.
Questa ricerca ha coinvolto lo studio delle particelle di plastica sferiche, ma i rifiuti microplastici sono disponibili in tutti i tipi di forme e dimensioni, inclusi dischi, aste e fibre flessibili. In che modo le onde influenzano dove finiscono?
Uno studio recente ha scoperto che le particelle non sferiche si allineano con la direzione delle onde, il che può rallenta la velocità in cui affondano. Esperimenti di laboratorio hanno inoltre dimostrato come la forma di ciascuna particella di plastica influisca sulla distanza di trasporto. Le particelle meno sferiche hanno maggiori probabilità di allontanarsi dalle coste.
Risolvere il mistero della plastica mancante è una scienza agli inizi. La capacità delle onde di trasportare microplastiche di grandi dimensioni più velocemente di quanto si pensasse in precedenza ci aiuta a capire perché ora si trovano negli oceani del mondo, tra cui nell'Artico e intorno all'Antartide. Ma trovare la fibra che è stata estratta dal tuo vello è ancora più difficile che trovare un ago in un pagliaio.
Riguardo agli Autori
Bruce Sutherland, professore di fisica, Università di Alberta; Michelle DiBenedetto, Professore Associato di Ingegneria Meccanica, Università di Washingtone Ton van den Bremer, professore associato di ingegneria, Delft University of Technology
Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.
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