Quantification des micro- et nanoplastiques à base d’adipate de polybutylène téréphtalate du sol à l’aide de la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire des protons

Nous avons développé cette méthode afin d’en savoir plus sur la biodégradation des plastiques biodégradables et des sols. Les produits en plastique biodégradables sont conçus pour se dégrader complètement après avoir été enterrés dans le sol, mais nous avions besoin d’un moyen de mesurer les petits fragments de plastique qui pourraient rester dans le sol. Les méthodes de quantification des microplastiques se sont développées rapidement au cours des dernières années et ne sont pas normalisées entre les groupes.

Les microplastiques ont été quantifiés à partir du sol à l’aide de différentes technologies. Nous pensons que le développement de méthodes de spectroscopie RMN est important pour diversifier l’accès à la quantification des microplastiques. La RMN a déjà été utilisée pour quantifier le PBAT à partir de produits en plastique dans le sol.

Nous avons créé et partagé ce protocole afin d’adapter cette technique en un outil que les scientifiques de l’environnement et d’autres peuvent utiliser pour quantifier rapidement le PBAT à partir de nombreux échantillons de sol en parallèle, permettant ainsi une surveillance environnementale à grande échelle. Notre protocole consiste à récupérer le polymère PBAT dans un solvant. Parce que la méthode n’est pas axée sur l’isolement des particules de plastique individuelles, elle n’est pas limitée par la taille des micro ou nanoplastiques.

Il y a quelques compromis, mais cela nous permet d’en apprendre davantage sur la biodégradation des nanoplastiques dans le sol. Maintenant que nous pouvons quantifier les micro et nanogrammes de plastique dans le sol, nous voulons en savoir plus sur la façon dont les nanoplastiques interagissent avec les constituants du sol comme la matière organique et les minéraux du sol. Ces interactions pourraient être un facteur important, protégeant les plastiques de la biodégradation par les enzymes microbiennes.

Pour commencer, récupérez et préparez le sol avant la procédure d’extraction. Dans une hotte, préparer un mélange de 100 millilitres de 90 à 10 volume par volume de chloroforme et de méthanol pour chaque échantillon à extraire. Ajoutez 100 grammes de sol sec, 100 millilitres de solution de chloroforme méthanol et 20 billes de verre dans un bocal d’extraction en verre.

Fermez hermétiquement le pot avec des couvercles doublés de PTFE pour empêcher la vapeur de solvant de s’échapper. Placez le bocal d’extraction sur une table vibrante et secouez-le à 200 tours par minute pendant huit heures. Après avoir secoué, laissez le sol dans le bocal d’extraction se décanter pendant au moins quatre heures.

Maintenant, débouchez un bocal d’extraction dans une hotte. À l’aide d’une pipette, chargez l’extrait liquide sur un filtre en papier qualitatif avec des pores de 11 micromètres et collectez le filtrat dans un bocal en verre propre étiqueté. Enregistrez le volume du solvant récupéré.

Laissez l’extrait du sol sécher complètement dans la hotte, ce qui peut prendre jusqu’à 24 heures. Ensuite, jetez en toute sécurité le sol séché. Une fois que l’extrait est sec, bouchez le pot d’échantillon et conservez-le dans un endroit frais, sombre et sec pour une utilisation ultérieure.

Pour commencer, procurez-vous un extrait de sol séché contenant du polybutylène adipate téréphtalate ou PBAT. Ajouter un milligramme de calibrant interne 1,4-diméthoxybenzène dans chaque bocal d’échantillon contenant l’extrait séché. Remettre l’échantillon en suspension dans 500 microlitres de chloroforme deutéré dans une hotte.

Fermez le pot et tapotez-le doucement contre une main ou un plan de travail environ 10 fois de chaque côté. Ensuite, à l’aide d’une pointe de pipette propre, transférez l’échantillon dissous dans un tube RMN. Répétez l’étape de remise en suspension avec 500 microlitres supplémentaires de chloroforme deutéré et prélevez l’échantillon.

Boucher le tube RMN et le conserver pendant trois jours avant de recueillir les spectres RMN. Le spectre d’un sol limoneux ombragé enrichi de 63 milligrammes par kilogramme de PBAT a montré que les cinq pics caractéristiques de PBAT étaient clairement résolus. Les courbes d’étalonnage ont montré de fortes corrélations entre la quantité de PBAT ajoutée et mesurée dans le limon ombragé, le loam sableux Elkhorn et le loam de Los Osos, le loam ombragé atteignant l’efficacité d’extraction la plus élevée à 76 %.