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Os plásticos são onipresentes em nossa sociedade, encontrados em embalagens e garrafas, além de representar mais de 18% dos resíduos sólidos em aterros sanitários. Muitos desses plásticos também chegam aos oceanos, onde levam centenas de anos para se decompor em pedaços que podem prejudicar a vida selvagem e o ecossistema aquático.
Uma equipe de pesquisadores, liderada por Young-Shin Jun, professor de energia, engenharia ambiental e química na McKelvey School of Engineering da Washington University em St. são confeccionados estojos e utensílios descartáveis. Além disso, eles descobriram que as partículas nanoplásticas podem desempenhar papéis ativos nos sistemas ambientais. Em particular, quando expostos à luz, os nanoplásticos derivados do poliestireno facilitaram inesperadamente a oxidação de íons de manganês aquosos e a formação de sólidos de óxido de manganês que podem afetar o destino e o transporte de contaminantes orgânicos em sistemas de água naturais e de engenharia.
A pesquisa, publicada na ACS Nano 27 de dezembro de 2022, mostrou como a reação fotoquímica de nanoplásticos por meio da absorção de luz gera radicais peroxil e superóxido em superfícies nanoplásticas e inicia a oxidação de manganês em sólidos de óxido de manganês.
“À medida que mais detritos de plástico se acumulam no ambiente natural, aumentam as preocupações sobre seus efeitos adversos”, disse Jun, que lidera o Laboratório de Nanoquímica Ambiental. “No entanto, na maioria dos casos, temos nos preocupado mais com o papel da presença física dos nanoplásticos do que com seus papéis ativos como reagentes. Descobrimos que essas pequenas partículas plásticas podem interagir mais facilmente com substâncias vizinhas, como metais pesados e compostos contaminantes e podem ser mais reativos do que pensávamos anteriormente.”
Jun e seu ex-aluno, Zhenwei Gao, que obteve um doutorado em engenharia ambiental na WashU em 2022 e agora é um bolsista de pós-doutorado na Universidade de Chicago, demonstraram experimentalmente que os diferentes grupos funcionais de superfície em nanoplásticos de poliestireno afetaram as taxas de oxidação do manganês influenciando a geração dos radicais altamente reativos, radicais peroxil e superóxido. A produção dessas espécies reativas de oxigênio a partir de nanoplásticos pode colocar em risco a vida marinha e a saúde humana e afetar potencialmente a mobilidade dos nanoplásticos no ambiente por meio de reações redox, que por sua vez podem impactar negativamente sua remediação ambiental.
A equipe também analisou os efeitos de tamanho dos nanoplásticos de poliestireno na oxidação do manganês, usando partículas de 30 nanômetros, 100 nanômetros e 500 nanômetros. As duas nanopartículas de tamanho maior levaram mais tempo para oxidar o manganês do que as partículas menores. Eventualmente, os nanoplásticos serão cercados por fibras de óxido de manganês recém-formadas, que podem torná-los facilmente agregados e podem alterar suas reatividades e transporte.
“O tamanho de partícula menor dos nanoplásticos de poliestireno pode se decompor e liberar matéria orgânica mais facilmente por causa de sua maior área de superfície”, disse Jun. “Essa matéria orgânica dissolvida pode produzir rapidamente espécies reativas de oxigênio à luz e facilitar a oxidação do manganês”.
“Este trabalho experimental também fornece informações úteis sobre a nucleação heterogênea e o crescimento de sólidos de óxido de manganês em tais substratos orgânicos, o que beneficia nossa compreensão das ocorrências de óxido de manganês no ambiente e na síntese de materiais de engenharia”, disse Jun. “Esses sólidos de manganês são excelentes eliminadores de espécies redox-ativas e metais pesados, afetando ainda mais o ciclo redox de elementos geoquímicos, a mineralização do carbono e os metabolismos biológicos na natureza”.
A equipe de Jun planeja estudar a quebra de diversas fontes plásticas comuns que podem liberar nanoplásticos e espécies oxidantes reativas e investigar seus papéis ativos na oxidação de íons de metais pesados e de transição no futuro.
O financiamento para esta pesquisa foi parcialmente fornecido pela National Science Foundation (CHE-1905077) e pela McDonnell International Scholars Academy da Washington University em St. Louis.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Washington em St. Louis. Original escrito por Beth Miller. Observação: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e tamanho.
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