Plastika je sveprisutna u našem društvu, nalazi se u ambalaži i flašama, kao i čini više od 18% čvrstog otpada na deponijama. Mnoge od ove plastike takođe se probijaju u okeane, gde im treba stotine godina da se razbiju na komade koji mogu da naškode divljim životinjama i vodenom ekosistemu.
Tim istraživača, na čelu sa Jang-Šin Džunom, profesorom energetike, zaštite životne sredine i hemijskog inženjerstva na Školi inženjeringa McKelvei na Univerzitetu Vašington u Sent Luisu, analizirao je kako svetlost razlaže polistiren, nebiorazgradivu plastiku od koje se pakuje kikiriki, DVD izrađuju se futrole i pribor za jednokratnu upotrebu. Pored toga, otkrili su da nanoplastične čestice mogu igrati aktivnu ulogu u sistemima životne sredine. Konkretno, kada su izloženi svetlosti, nanoplastika dobijena od polistirena neočekivano je olakšala oksidaciju vodenih jona mangana i formiranje čvrstih materija oksida mangana koje mogu uticati na sudbinu i transport organskih zagađivača u prirodnim i inženjerskim sistemima vode.
Istraživanje, objavljeno u ACS Nano 27. decembra 2022. godine, pokazalo je kako fotohemijska reakcija nanoplastike kroz apsorpciju svetlosti generiše peroksil i superoksid radikale na nanoplastičnim površinama i pokreće oksidaciju mangana u čvrste materije oksida mangana.
„Kako se sve više plastičnih ostataka akumulira u prirodnom okruženju, sve je veća zabrinutost zbog njegovih štetnih efekata“, rekao je Jun, koji vodi Laboratoriju za nanohemiju životne sredine. „Međutim, u većini slučajeva, bili smo zabrinuti zbog uloge fizičkog prisustva nanoplastike, a ne njihove aktivne uloge kao reaktanata. Otkrili smo da tako male plastične čestice koje mogu lakše da komuniciraju sa susednim supstancama, kao što su teški metali i organske zagađivači i mogu biti reaktivniji nego što smo ranije mislili.“
Jun i njen bivši student, Zhenvei Gao, koji je doktorirao inženjerstvo životne sredine na VashU 2022. godine, a sada je postdoktorski stipendista na Univerzitetu u Čikagu, eksperimentalno su pokazali da različite površinske funkcionalne grupe na polistirenskoj nanoplastici utiču na stope oksidacije mangana uticajem na stvaranje visoko reaktivnih radikala, peroksil i superoksid radikala. Proizvodnja ovih reaktivnih vrsta kiseonika iz nanoplastike može ugroziti život u moru i zdravlje ljudi i potencijalno uticati na mobilnost nanoplastike u životnoj sredini putem redoks reakcija, što zauzvrat može negativno uticati na njihovu sanaciju životne sredine.
Tim je takođe posmatrao efekte veličine polistirenske nanoplastike na oksidaciju mangana, koristeći čestice od 30 nanometara, 100 nanometara i 500 nanometara. Dve nanočestice veće veličine trebalo je duže da oksidišu mangan nego manje čestice. Na kraju, nanoplastika će biti okružena novoformiranim vlaknima mangan oksida, što ih može učiniti lako agregiranim i može promeniti njihovu reaktivnost i transport.
„Manja veličina čestica polistirenske nanoplastike može se lakše razgraditi i osloboditi organsku materiju zbog njihove veće površine“, rekao je Jun. „Ova rastvorena organska materija može brzo proizvesti reaktivne vrste kiseonika na svetlosti i olakšati oksidaciju mangana.“
„Ovaj eksperimentalni rad takođe pruža koristan uvid u heterogenu nukleaciju i rast čvrstih materija mangan oksida na takvim organskim supstratima, što pomaže našem razumevanju pojava mangan oksida u životnoj sredini i sintezi projektovanih materijala“, rekao je Jun. „Ove čvrste materije mangana su odlični hvatači redoks aktivnih vrsta i teških metala, što dalje utiče na redoks cikliranje geohemijskih elemenata, mineralizaciju ugljenika i biološki metabolizam u prirodi.“
Junov tim planira da prouči raspad različitih uobičajenih plastičnih izvora koji mogu da oslobađaju nanoplastiku i reaktivne oksidacione vrste i da istraže njihovu aktivnu ulogu u oksidaciji prelaznih i jona teških metala u budućnosti.
