Microplásticos en el suelo: la tomografía con neutrones y rayos X muestra dónde se depositan las partículas

Es un problema real: las partículas de microplásticos están por todas partes. Ahora, un equipo de la Universidad de Potsdam y HZB ha desarrollado un método que permite por primera vez localizar con precisión partículas de microplásticos en el suelo. Las tomografías 3D muestran dónde se depositan las partículas y cómo cambian las estructuras del suelo.

El método fue validado en muestras preparadas. El equipo utilizó un instrumento especial en la fuente de neutrones del Instituto Laue-Langevin de Grenoble para realizar análisis de neutrones y rayos X simultáneamente.

Las partículas de microplásticos son un importante contaminante ambiental en la actualidad. El tráfico rodado representa una proporción especialmente importante: sólo en Alemania, el desgaste de los neumáticos genera cada año unas cien mil toneladas de microplásticos, además de partículas de césped artificial, cosméticos, detergentes, ropa, mascarillas desechables, bolsas de plástico y otros residuos que acaban en la naturaleza.

Ahora se pueden encontrar partículas de microplásticos en todas partes. Pero, ¿qué sucede con estas partículas en diferentes suelos? ¿Se rompen en pedazos cada vez más pequeños y cómo se reubican y transportan, cambiando las estructuras del suelo ?

Algunas de estas cuestiones ya se están analizando: una muestra de suelo se hace flotar en una solución salina pesada, después de lo cual los componentes individuales se separan según la densidad: las partículas plásticas y orgánicas flotan hacia la superficie, mientras que las partículas minerales se hunden.

La mezcla de material orgánico y partículas de plástico se trata a continuación , por ejemplo, con peróxido de hidrógeno , con lo que los componentes orgánicos se descomponen y las partículas de microplástico deben permanecer. Aunque este método permite determinar la cantidad y el tipo de microplástico en una muestra de suelo, se pierde información sobre dónde exactamente se acumulan estas partículas en el suelo y si cambian alguna estructura en el suelo.

Tomografía 3D con neutrones y rayos X

En su nuevo estudio, el profesor Sascha Oswald (Universidad de Potsdam) y el Dr. Christian Tötzke (Universidad de Potsdam y HZB) han presentado un método para responder a estas preguntas.

Trabajaron en estrecha colaboración con el equipo dirigido por el Dr. Nikolay Kardjilov, HZB, cuya experiencia se utilizó para crear un instrumento único en el Institut Laue-Langevin, Grenoble: allí, las muestras se pueden analizar con neutrones y rayos X para crear tomografías 3D simultáneamente. , es decir, sin alterar la muestra. Mientras que los neutrones visualizan partículas orgánicas y sintéticas, la tomografía de rayos X muestra las partículas minerales y la estructura que forman.

Para probar el método, Tötzke preparó una serie de muestras de suelo a partir de arena, componentes orgánicos como turba o carbón vegetal y partículas de microplásticos artificiales. En otra serie de mediciones investigó cómo las raíces de los altramuces de rápido crecimiento penetran en las muestras de suelo y cómo reaccionan ante la presencia de microplásticos.

En las tomografías de neutrones se identifican claramente las partículas microplásticas, al igual que algunos de los componentes orgánicos. Por el contrario, la tomografía de rayos X permite conocer la disposición de los granos de arena, mientras que las partículas orgánicas y plásticas se muestran como huecos difusos. Cuando se superponen, se obtiene una imagen completa de la muestra de suelo. Esto permite a los científicos estimar el tamaño y la forma de las partículas de microplástico, así como los cambios en la estructura del suelo causados ​​por los microplásticos incrustados.

“Este método es bastante complejo, pero permite por primera vez investigar dónde se depositan las partículas de microplástico y cómo modifican el suelo y su estructura”, explica Tötzke. También analizó el suelo arenoso de un campo cerca de Beelitz, una zona típica de cultivo de espárragos en Brandeburgo, cerca de Berlín, en el que mezcló trozos de la llamada película de mantillo, una película plástica muy fina que se utiliza para proteger las plantas.

En la agricultura de la “vida real” normalmente no es posible eliminar completamente esta película después de su uso. Los restos de la película se transportan luego a capas más profundas del suelo durante el arado.

“Pudimos demostrar que fragmentos de estas películas pueden cambiar el flujo de agua en el suelo. Por el contrario, las fibras microplásticas crean pequeñas grietas en la matriz del suelo”, afirma Tötzke. Todavía no es posible predecir cómo afectará esto a las propiedades hidráulicas del suelo, por ejemplo a su capacidad para almacenar agua. “A medida que el cambio climático aumenta la probabilidad de sequías y lluvias intensas , es urgente responder a estas preguntas. Ahora tenemos que investigar esto sistemáticamente”, afirma Tötzke.

El trabajo está publicado en la revista Science of The Total Environment .

Fuente: phys.org