Detecção in-situ e em tempo real de micro/nanoplásticos na água: combinando experimentos de laboratório e estudos de modelagem para análise do ciclo de vida do plástico

A pesquisa marítima sobre micro/nanoplásticos fornece insights valiosos sobre a remediação dos resíduos plásticos nos oceanos. No entanto, há uma disparidade notável, com a pesquisa sobre micro/nanoplásticos em água doce sendo ~ 85% menos extensa do que aquela em água do mar. Estudos observacionais sugerem que mais de 1000 rios contribuem com ~ 80% da entrada global de plástico nos oceanos. Compreender a presença de micro/nanoplásticos em sistemas de água doce é essencial para desvendar o ciclo global de micro/nanoplásticos. Em nosso laboratório, foi desenvolvido um microscópio holográfico nano-digital inline (nano-DIHM) de ponta para pesquisa em tempo real e in-situ de micro e nanoplásticos, incluindo características físico-químicas, revestimentos e comportamentos dinâmicos em sistemas de água doce. Os dados do nano-DIHM revelaram padrões distintos de intensidade e fase ótica de vários tipos de partículas únicas e aglomerados de micro/nanoplásticos (PE, PP, PS, PET, PVC e PUR), junto com outros orgânicos (ácido oleico), inorgânicos (magnetita) e materiais biológicos (fitoplâncton). Incorporamos ainda uma funcionalidade de rede neural profunda ao nano-DIHM para detecção rápida de micro/nanoplásticos em águas ambientais reais. Com sua capacidade de rastreamento 4D (3D + tempo), utilizamos o nano-DIHM para medir a velocidade de sedimentação (assentamento e flutuabilidade) de plásticos em duas categorias de tamanho na água. Os resultados experimentais foram posteriormente integrados a um modelo numérico (CaMPSim-3D) desenvolvido no Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá para simular o transporte de partículas plásticas em rios canadenses. Resultados de modelagem complementares demonstraram padrões distintos de distribuição e acúmulo de partículas de macro-, micro- e nanoplásticos em sistemas aquáticos, estabelecendo o nano-DIHM como uma abordagem poderosa para análise do ciclo de vida do plástico.