Una nuova sorprendente ricerca mostra che le microplastiche potrebbero cambiare il clima della Terra
Dalla Penn State Univeraity
Le microplastiche nell’atmosfera potrebbero alterare il tempo e il clima facilitando la formazione di ghiaccio nelle nuvole. La ricerca effettuata dalla Penn State suggerisce che queste particelle potrebbero avere un impatto sulle precipitazioni e sui modelli climatici, anche se i loro effetti sono ancora sconosciuti.
Gli scienziati hanno scoperto microplastiche – minuscole particelle di plastica di dimensioni inferiori a 5 millimetri – in alcuni dei luoghi più incontaminati del pianeta, dalle profondità della Fossa delle Marianne alla cima innevata del Monte Everest, e persino nelle nuvole sopra le montagne in Cina e Giappone. Le microplastiche sono state trovate anche nel tessuto cerebrale umano, all’interno delle tartarughe marine e persino nelle radici delle piante. Ora, una nuova ricerca condotta dagli scienziati del Penn State suggerisce che queste microplastiche trasportate dall’aria potrebbero influenzare i modelli meteorologici e avere un impatto sul clima.
Lo studio, pubblicato sulla rivista Environmental Science and Technology: Air, ha dimostrato che le microplastiche agiscono come particelle di nucleazione del ghiaccio, microscopici aerosol che facilitano la formazione di cristalli di ghiaccio nelle nuvole.
Ciò significa che le microplastiche potrebbero avere un impatto sui modelli di precipitazione, sulle previsioni meteorologiche, sui modelli climatici e persino sulla sicurezza dell’aviazione, influenzando il modo in cui i cristalli di ghiaccio atmosferici formano le nuvole, ha spiegato Miriam Freedman, professore di chimica alla Penn State e autore senior del lavoro.
“Negli ultimi due decenni di ricerca sulle microplastiche, gli scienziati hanno scoperto che sono ovunque, quindi questo è un altro pezzo del puzzle”, ha detto Freedman. “Ora è chiaro che dobbiamo capire meglio come interagiscono con il nostro sistema climatico, perché siamo riusciti a dimostrare che il processo di formazione delle nuvole può essere innescato dalle microplastiche”.
Analisi di laboratorio del comportamento delle microplastiche
Nell’ambiente controllato del laboratorio, i ricercatori hanno studiato l’attività di congelamento di quattro diversi tipi di microplastiche: polietilene a bassa densità (LDPE), polipropilene (PP), cloruro di polivinile (PVC) e polietilene tereftalato (PET). Il team ha sospeso i quattro tipi di plastica in piccole gocce d’acqua e ha raffreddato lentamente le gocce per osservare come le microplastiche influissero sulla formazione del ghiaccio.
Hanno scoperto che la temperatura media di congelamento delle gocce era di 5-10 gradi più calda rispetto alle gocce senza microplastiche. In genere, una goccia d’acqua atmosferica priva di difetti congela a circa 38 gradi Celsius negativi, ha spiegato Heidi Busse, laureata alla Penn State e autrice principale del lavoro. Qualsiasi tipo di difetto nella goccia d’acqua, che si tratti di polvere, batteri o microplastiche, può dare al ghiaccio qualcosa da formare – o nucleare – intorno. Questa piccola struttura è sufficiente a far sì che la goccia d’acqua si congeli a temperature più calde.
“Nel caso delle nostre microplastiche, il 50% delle gocce era congelato a meno 22 gradi Celsius per la maggior parte delle plastiche studiate”, ha detto Busse. “È emerso che se si introduce qualcosa di insolubile, si introduce un difetto nella gocciolina e questa può nucleare il ghiaccio a temperature più calde”.
Il significato di questa scoperta per il tempo e il clima non è del tutto chiaro, ha spiegato Freedman, ma suggerisce che le microplastiche stiano probabilmente già avendo un impatto. Ha aggiunto che le nubi di fase mista, come i cumuli gonfiati, gli stratus simili a coperte e le nubi nimbo scure e minacciose, contengono tutte una combinazione di acqua liquida e ghiacciata. Queste nubi possono essere diffuse in tutta l’atmosfera, comprese le classiche nubi a forma di “incudine” che possono formarsi durante i temporali.
“Quando l’andamento dell’aria è tale che una goccia viene sollevata nell’atmosfera e si raffredda, è allora che le microplastiche potrebbero influenzare l’andamento meteorologico e formare ghiaccio nelle nuvole”, ha detto Freedman, affiliato anche al Dipartimento di Meteorologia e Scienza dell’Atmosfera della Penn State. “In un ambiente inquinato con molte più particelle di aerosol, come le microplastiche, si distribuisce l’acqua disponibile tra molte più particelle di aerosol, formando goccioline più piccole intorno a ciascuna di esse. Quando ci sono più goccioline, si ha meno pioggia, però, poiché le goccioline piovono solo quando diventano abbastanza grandi, si raccoglie più acqua totale nella nuvola prima che le goccioline siano abbastanza grandi da cadere e, di conseguenza, si hanno piogge più intense quando arrivano”.
Microplastiche e riscaldamento climatico
In generale, le nuvole raffreddano la Terra riflettendo la radiazione solare, ma alcune nuvole a determinate altitudini possono avere un effetto riscaldante contribuendo a intrappolare l’energia emessa dalla Terra, ha spiegato Freedman. La quantità di acqua liquida rispetto alla quantità di ghiaccio è importante per determinare in che misura le nuvole avranno un effetto di riscaldamento o raffreddamento. Se le microplastiche influenzano la formazione di nubi in fase mista, ha detto Freedman, è probabile che influenzino anche il clima, ma è estremamente difficile modellare il loro effetto complessivo.
“Sappiamo per certo del fatto che le microplastiche possono nucleare il ghiaccio, ma non siamo ancora sicuri di quali siano gli effetti”, ha detto Busse. “Possiamo ragionare su molti livelli diversi, non solo in termini di tempeste più potenti, ma anche attraverso cambiamenti nella diffusione della luce, che potrebbero avere un impatto molto più ampio sul nostro clima”.
I ricercatori hanno anche scoperto che l’invecchiamento ambientale, ovvero i processi fotochimici naturali che le particelle di aerosol subiscono nel corso del tempo, può cambiare significativamente il modo in cui le particelle interagiscono con i gas e i vapori dell’atmosfera. L’équipe ha simulato l’invecchiamento ambientale esponendo le microplastiche alla luce, all’ozono e agli acidi per vedere se cambiava la loro capacità di formare ghiaccio.
È emerso che tutte le plastiche testate sono in grado di formare ghiaccio, ma l’invecchiamento ha generalmente ridotto la capacità di formare ghiaccio di LDPE, PP e PET. Al contrario, l’invecchiamento del PVC ha aumentato la capacità di formare ghiaccio grazie a lievi cambiamenti sulla sua superficie causati dall’invecchiamento.
In seguito, il team studierà una serie di additivi comunemente inseriti nelle materie plastiche, come i plastificanti, per avere un’idea più precisa di come le materie plastiche comunemente utilizzate possano influire sull’atmosfera terrestre.
“Sappiamo che l’intero ciclo di vita di questi oggetti di plastica che usiamo ogni giorno potrebbe modificare le proprietà fisiche e ottiche delle nuvole terrestri e, quindi, cambiare il clima in qualche modo, ma abbiamo ancora molto da imparare su cosa stanno facendo esattamente”, ha detto Busse.
Riferimento: “Pristine and Aged Microplastics Can Nucleate Ice through Immersion Freezing” di Heidi L. Busse, Devaka Dharmapriya Ariyasena, Jessica Orris e Miriam Arak Freedman, 7 novembre 2024, ACS ES&T Air. DOI: 10.1021/acsestair.4c00146
Gli altri autori dell’articolo sono Devaka Ariyasena e Jessica Orris, studenti laureati presso la Penn State. La U.S. National Science Foundation ha sostenuto questa ricerca, che è stata agevolata dal Materials Characterization Lab della Penn State.
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