Door: FHI, Federatie van Technologie Branches In Exeter, de provinciehoofdstad van het Engelse Devon, werkt dr. David Santillo. Hij is als senior wetenschapper sinds 1994 verbonden aan de Greenpeace Research Laboratories, gevestigd aan de Universiteit van Exeter. Santillo heeft meer dan twintig jaar ervaring in forensisch milieuonderzoek en is nauw betrokken bij onderzoek naar microplastics. Santilloo: "Ik heb al aan veel milieukwesties gewerkt en heb Greenpeace vertegenwoordigd bij het raakvlak tussen wetenschap en beleid tijdens een aantal internationale conferenties gericht op milieubescherming."
Door: Dimitri Reijerman
Zijn huidige onderzoek richt zich op het detecteren van microplastics. Tijdens het LabAnalyse event, op donderdag 7 november 2019 in Congrescentrum 1931 in Den Bosch, zal Santillo een belangrijke keynote houden met de titel 'FT-IR als een hulpmiddel in forensisch milieuonderzoek: enkele vorderingen en uitdagingen bij de karakterisering van microplastics als milieuverontreinigende stoffen'.
De problemen rondom microplastics zijn algemeen bekend. Deze kleine plasticdeeltjes - minder dan 5 mm lang - vormen een enorm milieuprobleem dat in de oceanen, zeeën en rivieren van de wereld drijft . Meer wetenschappelijke data zijn nodig en Greenpeace richt zich in het laboratorium op specifiek onderzoek naar microplastics.
Santillo licht zijn onderzoek toe: “Onze inspanningen zijn gericht op het documenteren van de aanwezigheid van microplastics en verontreinigingen in ons milieu in het algemeen, maar ook in de voedingsmiddelen, dranken en andere consumptiegoederen waaraan we dagelijks worden blootgesteld. We analyseren biologische monsters, bijvoorbeeld om de aanwezigheid van microplastics in de maag van dode schildpadden of dolfijnen die aanspoelen op stranden te bestuderen, of in de uitwerpselen van zoetwaterzoogdieren en vogels. Maar we onderzoeken niet de directe biologische effecten van microplastics. Er zijn wereldwijd veel academische onderzoeksgroepen die de effecten van microplastics onderzoeken zodra ze door dieren worden ingenomen. En in sommige gevallen ook bij de mens. ”
Maar de identificatie van plastic microvezels is allesbehalve eenvoudig, zegt de onderzoeker: “Microplastics vormen als milieuverontreinigende stoffen een aantal analytische uitdagingen. Om te beginnen de scheiding in omgevingsmatrices - vooral van biologische weefsels en sedimenten - die de identificatie kunnen verstoren. "
Hij vervolgt: “Microvezels bieden extra uitdagingen vanwege hun lage dichtheid, kleine dwarsdoorsnede en het potentieel voor verontreinigingen, zelfs in zorgvuldig gecontroleerde laboratoriumomgevingen. In alle gevallen kan het, gezien het onopvallende karakter van vervuiling door microplasticfragmenten en –vezels, bijzonder moeilijk zijn om te bepalen welke monsters en submonsters representatief zijn.”
Toepassen van FT-IR
Greenpeace-onderzoekers gebruiken Infrarood Spectroscopie (FT-IR) voor het identificatieproces , tezamen met een krachtige microscoop. "Over het algemeen gebruiken we onze PerkinElmer Spectrum 2 en Frontier-spectrometers met een ATR-accessoire om microplastics tot een grootte van ongeveer 1 mm te identificeren. Deze zijn snel en kunnen een goede spectrumkwaliteit opleveren", zegt Santillo. “Voor kleinere fragmenten en vezels gebruiken we het Spotlight 400-microscoopsysteem, hetzij in reflectiemodus (voor microplastics verzameld op met zilver beklede filters) of in transmissiemodus (voor vezels met behulp van een diamant compressiecel). We vullen die technieken aan met het gebruik van een micro-ATR-accessoire wanneer dat nodig is.”
Maar er zijn meer technieken beschikbaar voor de detectie van microvezels: “Het gebruik van de diamant compressiecel heeft de kwaliteit van spectra die we voor microvezels kunnen verkrijgen aanzienlijk verbeterd, omdat deze de vezels op hun plaats houden, het er voor zorgt dat het monstergebied voor analyse zich op een single plane bevindt en dat het monster dun genoeg is voor FT-IR”, zegt Santillo. “Het is wel een relatief langzame werkwijze om van de ene vezel naar de andere te gaan, maar de verbeteringen in spectrale kwaliteit maken het vaak de moeite waard. Het is echter belangrijk om FT-IR te beschouwen als slechts één onderdeel van de identificatie. Je moet dit combineren met de fysieke karakterisering van het uiterlijk, de structuur, de uniformiteit en de oppervlakte-eigenschappen van de vezel om zo het onderscheid te maken. We onderzoeken momenteel het gebruik van andere standaard histologische technieken om de identificatiemethoden verder aan te vullen, evenals het toepassen van micro-pyrolyse GC-MS. ”
Een lange weg te gaan
De identificatie van microvezels met behulp van FT-IR, of een van de andere genoemde technieken, is slechts een stap in de analyse van de milieuvervuilende vezels. De onderzoeker van Greenpeace legt uit: “Voordat we die laatste fase bereiken, wordt er veel aandacht besteed aan het experimenteel ontwerp en de decontaminatie van apparatuur. Maar ook aan representatieve monsterafnames, veilig transport en opslag, en uiteindelijk een betrouwbare en reproduceerbare scheiding van microplastics van de omgevingsmatrix waar ze in zitten, of dat nu water, sediment, consumentenproducten of biologische weefsels zijn. Kwaliteitscontrole, en speciaal het voorkomen van besmetting, moet als een centraal thema dwars door de protocollen lopen om ervoor te zorgen dat wat we vinden ook echt uit de omgeving kwam. ”
Om het microplasticprobleem daadwerkelijk te gaan bestrijden, is nog veel werk nodig. Santillo: “Het milieu-forensisch onderzoek dat we binnen onze onderzoeksgroep doen, is slechts één bijdrage aan een beter begrip van de alomtegenwoordigheid en complexiteit van plastic, met name microplastics, de vervuiling en de chemische additieven en verontreinigingen die aan plastics zijn verbonden. Met dat grotere wetenschappelijke inzichten komt de mogelijkheid om het publiek, de media en besluitvormers bij overheden, regelgevende instanties en bedrijven bewuster te maken. Hoe zichtbaarder het probleem, hoe groter de kans dat we in actie komen om te verhinderen dat het erger wordt. Dat kan door het probleem bij de bron aan te pakken, het plasticgebruik in het algemeen te verminderen, plastic voor eenmalig gebruik te vermijden en productverpakkingen op een duurzamere manier te ontwerpen. Uiteindelijk moeten we ook het langetermijnprobleem van overconsumptie aanpakken, waarvan plasticvervuiling slechts één symptoom is.”
