Produção de metano e etileno a partir de plástico no meio ambiente
Produção de metano e etileno a partir de plástico no meio ambiente
Os plásticos mais usados produzem dois gases de efeito estufa, metano e etileno, quando expostos à radiação solar ambiente
A produção em massa de plásticos começou há quase 70 anos e a taxa de produção deve dobrar nas próximas duas décadas. Apesar de atender a muitas aplicações devido à sua durabilidade, estabilidade e baixo custo, os plásticos têm efeitos deletérios ao meio ambiente. O plástico é conhecido por liberar uma variedade de produtos químicos durante a degradação, o que tem um impacto negativo na biota.
Aqui, mostramos que os plásticos mais usados produzem dois gases de efeito estufa, metano e etileno, quando expostos à radiação solar ambiente. O polietileno, que é o polímero sintético mais produzido e descartado globalmente, é o emissor mais prolífico de ambos os gases.
Demonstramos que a produção de gases traços a partir de polietileno virgem de baixa densidade aumenta com o tempo, com taxas ao final de uma incubação de 212 dias de 5,8 nmol g -1 d-1 de metano, 14,5 nmol g -1 d -1 de etileno, 3,9 nmol g -1 d -1 de etano e 9,7 nmol g -1 d -1 de propileno. Plásticos envelhecidos ambientalmente incubados em água por pelo menos 152 dias também produziram gases de hidrocarbonetos.
Além disso, o polietileno de baixa densidade emite esses gases quando incubado no ar a taxas ~2 vezes e ~76 vezes maiores do que quando incubado em água para metano e etileno, respectivamente. Nossos resultados mostram que os plásticos representam uma fonte até agora não reconhecida de gases residuais relevantes para o clima que devem aumentar à medida que mais plástico é produzido e acumulado no meio ambiente.
Síntese das Conclusões
A produção global de plástico é grande e a quantidade de resíduos plásticos gerados em 2010 de 192 países foi de 275×10 6 Mt, dos quais 4,8×10 6 a 12,7×10 6 Mt foram estimados para entrar no oceano. Até 2025, a quantidade de resíduos plásticos injetados nos sistemas marinhos pode aumentar em uma ordem de magnitude se a gestão de resíduos não for melhorada.
Como o polietileno é o polímero mais comum, prevê-se que seja a forma mais comum de poluição plástica nas águas superficiais dos oceanos em todo o mundo. Além disso, à medida que microplásticos com maior área de superfície são produzidos, as taxas de produção de gás de hidrocarboneto provavelmente aumentarão.
Os resultados deste estudo indicam que a produção de gás hidrocarboneto pode continuar indefinidamente ao longo da vida útil dos plásticos. A quantidade de material plástico no ambiente exposto à luz solar excede a quantidade de plástico submerso. Nossos experimentos indicaram que as emissões de gases de hidrocarbonetos são ainda maiores (até 2 vezes maiores para CH4 e até 76 vezes maiores para C2H4 ) no ar em comparação com a água.
A diferença na taxa de emissão do plástico na água em comparação com o plástico exposto ao ar se deve em parte à temperatura e ao acúmulo de calor, resultando no material plástico atingindo uma temperatura mais alta do que o meio circundante.
Além disso, o plástico exposto ao ar está sujeito a menos bioincrustação do que em ambientes aquáticos, devido à falta de um meio fluido que facilite a instalação de microrganismos no substrato plástico, resultando em mais superfícies diretamente expostas à radiação solar e mais propícias à deformação, degradação e produção de hidrocarbonetos. . Portanto, em climas quentes, são esperadas taxas de produção de hidrocarbonetos mais altas para o plástico exposto ao ar em comparação com o plástico em ambientes aquáticos.
Nesta fase, muito pouco se sabe sobre a contribuição do plástico para os balanços de CH4 , C2H4 e outros hidrocarbonetos gasosos. Este estudo relata as primeiras medições da produção de hidrocarbonetos por plástico em condições ambientais.
Com base nas taxas medidas neste estudo e na quantidade de plástico produzido em todo o mundo, a produção de CH4 por plásticos provavelmente será um componente insignificante do orçamento global de CH4 . No entanto, para os outros gases de hidrocarbonetos com emissões globais muito mais baixas para a atmosfera em comparação com o CH4, a produção a partir do plástico pode ter mais relevância ambiental e global.
O destino desses gases também não é bem restrito, mas os sumidouros provavelmente serão a oxidação bacteriana a dióxido de carbono com uma parte desses gases emitida para a atmosfera. Dada a taxa contínua em que o plástico está sendo produzido, usado e exposto em terra e a tendência futura de resíduos plásticos mal administrados que terminam em sistemas marinhos, a quantidade de plástico exposta ao meio ambiente provavelmente aumentará com o tempo e também aumentará a quantidade de CH4 e C2H4 emitidos por polímeros.
Além disso, a degradação dos plásticos no meio ambiente leva à formação de microplásticos com maior área superficial, o que pode acelerar a produção de gás hidrocarboneto.
Devido à longevidade dos plásticos e às grandes quantidades de plástico que persistem no meio ambiente, questões relacionadas ao papel do plástico nos orçamentos globais de CH4 e C2H4 devem ser priorizadas e abordadas pela comunidade científica.
Taxas médias de produção de CH4 e C2H4 a partir de uma variedade de plásticos incubados em água sob radiação solar ambiente (luz) e condições escuras. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200574.t001
Referência:
Royer S-J, Ferrón S, Wilson ST, Karl DM (2018) Production of methane and ethylene from plastic in the environment. PLoS ONE 13(8): e0200574. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0200574
in EcoDebate, ISSN 2446-9394
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