22 Novembre 2023

Una ricerca tedesca ha elaborato un nuovo metodo per l’individuazione delle microplastiche. La tecnica impiega fasci di neutroni e raggi X per generare un’immagine completa

di Matteo Cavallito

 

Le microplastiche sono oggi un pericoloso e diffuso fattore di inquinamento per l’ambiente, con danni conclamati per il suolo, l’ecosistema e la salute umana. Ma cosa succede a queste particelle nei diversi terreni? Come vengono trasportate, una volta frantumate in pezzi più piccoli, modificando le strutture del suolo? A queste domande prova a rispondere uno studio dell’Università di Potsdam, in Germania.

La ricerca, pubblicata sulla rivista Science of The Total Environment, propone in particolare un nuovo metodo di indagine basato sulla tomografia con l’ausilio dei raggi X e dei fasci di neutroni che, secondo gli autori, consentirebbe di superare alcune problematiche associate ai sistemi tradizionali.

Un nuovo metodo

“Sempre più spesso la ricerca ambientale cerca di capire come il continuo ingresso di microplastiche negli ambienti terrestri alteri le proprietà fisico-chimiche del suolo e influisca sulle piante e sugli altri biota del terreno”, si legge nello studio. “Tale comprensione tuttavia è ostacolata dalla natura distruttiva delle attuali tecniche analitiche, che in genere richiedono la disgregazione dei campioni di suolo e spesso la rimozione della materia organica”.

Tutto questo, però, comporta la perdita di informazioni essenziali sulla microstruttura del suolo e sulla distribuzione spaziale delle particelle di microplastica.

Il gruppo degli scienziati, guidato da Sascha Oswald e Christian Tötzke, rispettivamente docente e ricercatore dell’Università di Potsdam, ha allestito uno strumento unico nel suo genere presso l’Institut Laue-Langevin di Grenoble. Qui, sottolinea una nota dell’Helmholtz-Zentrum per lo studio dei materiali e dell’energia di Berlino, una delle istituzioni coinvolte nella ricerca, “i campioni possono essere analizzati con neutroni e raggi X per creare simultaneamente alcune tomografie 3D senza alterare il campione. Mentre i neutroni visualizzano le particelle organiche e sintetiche, la tomografia a raggi X mostra le parti minerali e la struttura che esse formano.”.

Nei tomogrammi neutronici le microplastiche sono chiaramente identificate. La tomografia a raggi X, invece fornisce una visione della disposizione dei grani di sabbia. Una volta sovrapposte, le diverse immagini forniscono una descrizione del campione di terreno. Foto: Christian Tötzke et al., "Non-invasive 3D analysis of microplastic particles in sandy soil — Exploring feasible options and capabilities", Science of The Total Environment Volume 907, 10 January 2024, 167927 CC BY 4.0 DEED Attribution 4.0 International https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969723065543?via%3Dihub

Nei tomogrammi neutronici le microplastiche sono chiaramente identificate. La tomografia a raggi X, invece fornisce una visione della disposizione dei grani di sabbia. Una volta sovrapposte, le diverse immagini forniscono una descrizione del campione di terreno. Foto: Christian Tötzke et al., “Non-invasive 3D analysis of microplastic particles in sandy soil — Exploring feasible options and capabilities“, Science of The Total Environment Volume 907, 10 January 2024, 167927 CC BY 4.0 DEED Attribution 4.0 International

Due immagini sovrapposte

Per testare il metodo, Tötzke ha preparato una serie di campioni di terreno con sabbia, componenti organici come torba o carbone e particelle artificiali di microplastica. Nei tomogrammi neutronici, rileva la nota, le microplastiche sono chiaramente identificate, così come alcuni dei componenti organici. La tomografia a raggi X, invece, fornisce una visione della disposizione dei grani di sabbia, mentre le particelle organiche e di plastica sono mostrate come vuoti diffusi. Una volta sovrapposte, le due immagini forniscono una fotografia completa del campione di terreno.

Tutto questo consente agli scienziati di stimare le dimensioni e la forma delle particelle di microplastica, nonché le modifiche alla struttura del suolo causate dall’incorporazione di queste ultime.

Gli scienziati hanno anche analizzato il terreno sabbioso di un campo vicino a Beelitz, nei pressi di Berlino, mescolando pezzi di una pellicola pacciamante. Ovvero il classico telo di plastica usato per proteggere le colture il cui degrado genera contaminazione nel suolo. “Siamo riusciti a dimostrare che i frammenti di queste pellicole possono modificare il flusso dell’acqua nel terreno“, ha spiegato Tötzke. “Le fibre di microplastica, invece, hanno creato piccole crepe nella matrice del suolo”.

Stima delle quantità annue di plastica utilizzata nei terreni agricoli mondiali divise per tipologie di prodotto. FONTE: Assessment of Agricultural plastics and their sustainability. FAO, 2021

Stima delle quantità annue di plastica utilizzata nei terreni agricoli mondiali divise per tipologie di prodotto. FONTE: Assessment of Agricultural plastics and their sustainability. FAO, 2021

Agricoltura e microplastiche

Il problema dell’inquinamento da microplastiche è legato ovviamente alla diffusione ancora ampia dei materiali sintetici non biodegradabili in agricoltura. Due anni fa un rapporto della FAO ha evidenziato come le filiere agricole utilizzino ogni anno 12,5 milioni di tonnellate di prodotti in plastica. Altre 37,3 milioni di tonnellate vengono utilizzate negli imballaggi alimentari. I maggiori utilizzatori sono rappresentati dai diversi segmenti della produzione agricola e dell’allevamento, con 10,2 milioni di tonnellate all’anno complessive. Seguono pesca e acquacoltura con 2,1 milioni di tonnellate e silvicoltura con 200mila tonnellate.

Anche lo studio dell’agenzia ONU, ovviamente, ha puntato il dito sul problema della gestione dei teli usurati. Il cui volume, nella sola Europa, ammonta ogni anno a 15mila tonnellate. Anche per questo la stessa FAO ha raccomandato ufficialmente la sostituzione dei film di pacciamatura sintetici con esemplari biodegradabili e compostabili. La cui utilità, per altro, è stata riconosciuta formalmente dal Parlamento europeo già nell’ottobre 2017.