Quantificação de Micro e Nanoplásticos à Base de Polibutileno Adipato Tereftalato do Solo Usando Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Prótons

Desenvolvemos esse método para que pudéssemos aprender mais sobre a biodegradação de plásticos e solo biodegradáveis. Os produtos plásticos biodegradáveis são projetados para se degradar completamente depois de serem enterrados no solo, mas precisávamos de uma maneira de medir pequenos fragmentos de plástico que pudessem permanecer no solo. Os métodos de quantificação de microplásticos se desenvolveram rapidamente nos últimos anos e não são padronizados entre os grupos.

Os microplásticos foram quantificados a partir do solo usando uma variedade de tecnologias diferentes. Acreditamos que o desenvolvimento de métodos para espectroscopia de RMN é importante para diversificar o acesso à quantificação de microplásticos. A RMN já foi usada para quantificar o PBAT de produtos plásticos no solo.

Criamos e compartilhamos este protocolo para adaptar essa técnica em uma ferramenta que cientistas ambientais e outros podem usar para quantificar rapidamente o PBAT de várias amostras de solo em paralelo, permitindo o monitoramento ambiental em larga escala. Nosso protocolo envolve a recuperação do polímero PBAT em um solvente. Como o método não se concentra em isolar partículas plásticas individuais, ele não é limitado pelo tamanho dos micro ou nanoplásticos.

Existem algumas compensações, mas isso nos permite aprender sobre a biodegradação nanoplástica no solo. Agora que podemos quantificar o plástico de tamanho micro e nanométrico no solo, queremos aprender mais sobre como os nanoplásticos interagem com os constituintes do solo, como matéria orgânica e minerais do solo. Essas interações podem ser um fator importante, protegendo os plásticos da biodegradação por enzimas microbianas.

Para começar, colete e prepare o solo antes do procedimento de extração. Numa hotte, preparar uma mistura de 100 mililitros de clorofórmio e metanol de 90 a 10 volumes, para cada amostra a extrair. Adicione 100 gramas de solo seco, 100 mililitros da solução de clorofórmio metanol e 20 contas de vidro em um frasco de extração de vidro.

Feche bem o frasco com tampas revestidas de PTFE para evitar que o vapor do solvente escape. Colocar o frasco de aspiração sobre uma mesa agitadora e agitar a 200 rotações por minuto durante oito horas. Depois de agitar, deixe o solo no frasco de extração assentar por pelo menos quatro horas.

Agora, destampe um frasco de extração em uma capela de exaustão. Usando uma pipeta, coloque o extrato líquido em um filtro de papel qualitativo com um tamanho de poro de 11 micrômetros e colete o filtrado em um frasco de vidro limpo rotulado. Registar o volume do solvente recuperado.

Deixe o extrato no solo secar completamente na hotte, o que pode levar até 24 horas. Em seguida, descarte com segurança o solo seco. Quando o extrato estiver seco, tampe o frasco de amostra e guarde-o em uma área fresca, escura e seca para uso posterior.

Para começar, obtenha extrato de solo seco contendo tereftalato de adipato de polibutileno ou PBAT. Adicione um miligrama do calibrante interno 1,4-dimetoxibenzeno em cada frasco de amostra contendo o extrato seco. Ressuspender a amostra em 500 microlitros de clorofórmio deuterado em uma capela de exaustão.

Tampe o frasco e bata suavemente contra uma mão ou bancada aproximadamente 10 vezes de cada lado. Em seguida, use uma ponta de pipeta limpa para transferir a amostra dissolvida para um tubo de RMN. Repita a etapa de ressuspensão com mais 500 microlitros de clorofórmio deuterado e retire a amostra.

Tampe o tubo de RMN e guarde-o por três dias antes de coletar os espectros de RMN. O espectro de solo franco-sombreado enriquecido com 63 miligramas por quilograma de PBAT mostrou que todos os cinco picos característicos de PBAT foram claramente resolvidos. As curvas de calibração mostraram fortes correlações entre a quantidade de PBAT adicionada e medida em argila sombreada, franco-arenosa Elkhorn e argila Los Osos, com a argila sombreada alcançando a maior eficiência de extração em 76%A eficiência de extração de PBAT de argila sombreada foi maior para microplásticos do que para nanoplásticos.