La pollution plastique est omniprésente aujourd'hui, avec des particules microplastiques provenant de produits jetables trouvés dans des environnements naturels à travers le monde, y compris l'Antarctique. Mais la façon dont ces particules se déplacent et s'accumulent dans l'environnement est mal comprise. Aujourd'hui, une étude de l'Université de Princeton a révélé le mécanisme par lequel les microplastiques, comme le polystyrène, et les polluants particulaires sont transportés sur de longues distances à travers le sol et d'autres milieux poreux, avec des implications pour la prévention de la propagation et de l'accumulation de contaminants dans les sources de nourriture et d'eau.

L'étude, Publié dans Avancées scientifiques le 13 novembre révèle que les particules microplastiques se coincent lorsqu'elles traversent des matériaux poreux tels que le sol et les sédiments, mais se libèrent plus tard et continuent souvent à se déplacer beaucoup plus loin. Identifier ce processus d'arrêt et de redémarrage et les conditions qui le contrôlent est nouveau, dit Sujit Datta, professeur assistant de génie chimique et biologique et faculté associée du Centre Andlinger pour l'énergie et l'environnement, le High Meadows Environmental Institute et le Princeton Institute for the Science and Technology of Materials. Précédemment, les chercheurs pensaient que lorsque les microparticules se sont bloquées, ils y restaient généralement, ce qui limite la compréhension de la propagation des particules.

Datta a dirigé l'équipe de recherche, qui a constaté que les microparticules sont libérées lorsque le débit de fluide circulant à travers le média reste suffisamment élevé. Les chercheurs de Princeton ont montré que le processus de dépôt, ou la formation de sabots, et l'érosion, leur rupture, est cyclique ; des sabots se forment puis sont brisés par la pression du fluide au fil du temps et de la distance, déplacer les particules plus loin à travers l'espace interstitiel jusqu'à ce que les bouchons se reforment.

"Non seulement nous avons trouvé cette dynamique cool de particules bloquées, bouché, accumuler des dépôts puis être poussés à travers, mais ce processus permet aux particules de se disperser sur des distances beaucoup plus grandes que nous ne l'aurions pensé autrement, " dit Datta.

L'équipe comprenait Navid Bizmark, chercheur associé postdoctoral au Princeton Institute for the Science and Technology of Materials, étudiante diplômée Joanna Schneider, et Rodney Priestley, professeur de génie chimique et biologique et vice-doyen à l'innovation.

Ils ont testé deux types de particules, "collant" et "non collant, " qui correspondent aux types réels de microplastiques trouvés dans l'environnement. Étonnamment, ils ont constaté qu'il n'y avait aucune différence dans le processus lui-même; C'est, à la fois encore obstrués et désobstrués à des pressions de fluide suffisamment élevées. La seule différence était l'endroit où les grappes se sont formées. Les particules "non collantes" avaient tendance à se coincer uniquement dans les passages étroits, alors que les collants semblaient pouvoir se coincer sur n'importe quelle surface du milieu solide qu'ils rencontraient. En raison de cette dynamique, il est maintenant clair que même des particules "collantes" peuvent s'étaler sur de grandes surfaces et à travers des centaines de pores.

Dans le journal, les chercheurs décrivent le pompage de microparticules de polystyrène fluorescent et de fluide à travers un milieu poreux transparent développé dans le laboratoire de Datta, puis regarder les microparticules se déplacer au microscope. Le polystyrène est la microparticule de plastique qui compose la mousse de polystyrène, qui est souvent jonché dans les sols et les cours d'eau à travers les matériaux d'expédition et les conteneurs de restauration rapide. Le support poreux qu'ils ont créé imite étroitement la structure des supports naturels, y compris les sols, sédiments, et les nappes phréatiques.

Les supports généralement poreux sont opaques, donc on ne peut pas voir ce que font les microparticules ou comment elles s'écoulent. Les chercheurs mesurent généralement ce qui entre et sort des médias, et essayez de déduire les processus qui se déroulent à l'intérieur. En fabriquant des supports poreux transparents, les chercheurs ont surmonté cette limitation.