Uno studio sulla biodegradabilità della plastica nell’oceano

Negli ultimi anni, la produzione annuale globale e l’utilizzo della plastica sono aumentati in modo significativo. La maggior parte della plastica è difficile da biodegradare rapidamente e quando entra nell’oceano si trasforma in particelle di grandi dimensioni o microplastiche, che possono essere ingerite o impigliate dagli organismi marini, costituendo una minaccia per l’ecosistema marino. La biodegradabilità delle microplastiche dipende dalla loro composizione chimica, dalla disponibilità di nutrienti nell’oceano, dalle specie microbiche e dal tempo di lavorazione.
 
Come mostrato nella Figura 1, sono necessari diversi giorni o mesi affinché le microplastiche entro una profondità di 40 metri si biodegradino, mesi o anni per le microplastiche entro un raggio di 40-200 metri e secoli per le microplastiche più profonde. Fattori come il contenuto di ossigeno, la temperatura, il fosforo e l’azoto sono importanti fattori limitanti per la crescita microbica e la biodegradazione delle microplastiche marine. Le microplastiche possono alterare l’equilibrio microecologico nell’oceano, dove solo una piccola porzione di azoto attivo, compreso l’azoto organico disciolto, l’ammoniaca e il nitrato, può essere ingerita dai microrganismi. Un ampio consenso è che il contenuto di azoto è relativamente basso nel breve termine e che l’adattabilità delle microalghe ad ambienti poveri di nutrienti le ha rese la specie dominante nell’oceano per tre miliardi di anni. Uno studio ha scoperto che le alghe blu-verdi sulle particelle microplastiche sono più abbondanti dei batteri nell’ambiente marino circostante.

Figura 1 Degradazione delle microplastiche nell'oceano - Dal testo originale
La National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), l'American Society for Testing and Materials (ASTM) e l'Organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO) hanno rilasciato metodi per analizzare materiali artificiali, plastica, materiali sintetici e la loro biodegradabilità. Gli standard ASTM e ISO hanno inoltre sviluppato metodi di determinazione dell'espirato per valutare la biodegradabilità negli ambienti marini. In condizioni aerobiche, il requisito minimo affinché i campioni di plastica possano biodegradarsi in anidride carbonica è compreso tra il 60% e il 70%, con durate che vanno da 3 mesi (ASTM D6691-09), 6 mesi (ASTM D7473-12) e 24 mesi (ISO 18830, ISO 19679, ASTM D7991-15).
 
A causa della quantità limitata di azoto richiesta dai batteri nell’acqua di mare, il tasso di biodegradazione stimato utilizzando il metodo ASTM potrebbe essere 6000 volte superiore al tasso effettivo nell’oceano. Anche l'intervallo di tempo di biodegradazione utilizzato nei test potrebbe essere sovrastimato. Pertanto, in situazioni pratiche, il tasso di biodegradazione delle microplastiche negli ambienti marini potrebbe essere inferiore a quanto stimato.
 
Inoltre, le microplastiche hanno un impatto significativo sugli ecosistemi marini. Le microplastiche forniscono un’enorme superficie e vengono rapidamente ricoperte da materiali inorganici e organici, fornendo carbonio e nutrienti per la formazione di biofilm negli ambienti marini. Attualmente, le microplastiche sono state trovate in tutti gli oceani e, all’interno della stessa area idrica, i microrganismi sulle fibre microplastiche sono significativamente diversi dai microrganismi sospesi sulle particelle circostanti o nell’acqua. Pertanto, dobbiamo modellare il carico organico e la disponibilità di azoto per evitare che l’equilibrio microecologico marino esistente venga interrotto e si sviluppi in una direzione sfavorevole.
 
risultati chiave
Dopo la diminuzione del contenuto di azoto, le alghe potrebbero ancora rappresentare il gruppo principale, con possibili effetti negativi sulla catena alimentare marina. È necessario migliorare i metodi di prova per la biodegradabilità e modellare la disponibilità di carico organico e azoto nella ricerca futura.