Solljus bryter ner polystyren snabbare än förväntat

October 15, 2019
Vissa plaster bryts ner av solljus

En studie publicerad av forskare från Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) visar att polystyren, en av världens mest förekommande plaster, kan brytas ned av solljus under decennier eller århundraden, snarare än för tusentals år sedan. Studien publicerades nyligen i tidskriften Environmental Science and Technology Letters.

Polystyren har rutinmässigt upptäckts i världshaven sedan 1970-talet. Tanken att solljus bryter ned plast är inte ny, säger Ward: "Titta bara på plastleksaker, parkbänkar eller solstolar som snabbt kan blekas av solen." Den nya studien visar att solljus inte bara fysiskt kan bryta ned plast, utan också kan bryta ner dem kemiskt till lösta organiska kol och spår av koldioxid, på en nivå som är för låg för att påverka klimatförändringarna. När plasten väl genomgår denna förvandling försvinner dess ursprungliga form från miljön, vilket skapar helt nya biprodukter som är osynliga för blotta ögat. Frågan om hur denna omvandling fungerar kommer att vara en viktig del av att uppskatta hur mycket plast som faktiskt finns i miljön.

"För närvarande tror politikerna generellt att polystyren kommer att hålla för evigt i miljön", säger Collin Ward, marinkemist vid WHOI och huvudförfattare till studien. "Det är en del av motiveringen för att förbjuda dem enligt policy." En av våra motiveringar för denna studie var att förstå om polystyren faktiskt håller för evigt. "Vi säger inte att plastföroreningar inte är dåliga, bara att polystyrenens beständighet i miljön kan vara kortare och förmodligen mer komplicerad än vi hittills har förstått, och chansen för årtionden av miljöskador finns fortfarande."

Tidigare uppskattningar av hur snabbt polystyren löses upp baserades på en annan uppsättning antaganden, förklarar Ward. Tidigare studier har till stor del fokuserat på mikrobernas roll i nedbrytning snarare än andra faktorer som solljus. Det är inte förvånande, tillägger Chris Reddy, WHO:s marinkemist och medförfattare till den aktuella studien. Plast är bara en annan form av organiskt kol och mikrober skulle förmodligen "äta" det - men det varnar för att mikrober också är smarta och selektiva. Den kemiska strukturen hos polystyren är komplex och skrymmande.

"Även om strukturen hos polystyren är ett svårt mål för mikrober, har den den perfekta formen och storleken för att fånga vissa frekvenser av solljus", tillägger Ward. Absorptionen av denna energi kan bryta upp kolbindningarna.

I labbet testade forskarna fem olika prover av kommersiellt tillgänglig polystyren. De doppade varje prov i förseglade glasbehållare med vatten och exponerade dem för en solsimulator, en lampa som emulerar solljusets frekvenser. Sedan samlade forskarna CO2 och föreningar som löste sig i vattnet.

Med en mängd olika kemiska verktyg, inklusive en masspektrometer, spårade Ward och kollegor uppkomsten av kol atomer som finns i både CO2 och filtrerat vatten. "Vi använde flera metoder för att göra detta, och de pekade alla på samma resultat: solljus kan förvandla polystyren till CO2, men vi behöver mer forskning för att förstå vad som händer med de andra produkterna som löser sig i vattnet", säger Ward.

Studien fann också att tillsatser till polystyren, som kan bestämma dess färg, flexibilitet och andra fysikaliska egenskaper, spelar en viktig roll vid nedbrytning. "Olika tillsatser verkar absorbera olika frekvenser av solljus, vilket påverkar hastigheten på plastisk nedbrytning", säger Reddy.