Mikroplast (1 µm – 5 mm) og nanoplast (<1 µm) er identifisert som forurensende stoffer i alle miljømatriser – og kravene til dokumentering og overvåking av miljøkonsentrasjoner fortsetter å øke.
Mikroplastisk og nanoplastisk analyse
Skal vi klare å risikovurdere mikroplast- og nanoplastforurensning på en god måte, trenger vi validerte metoder som nøyaktig kan identifisere og kvantifisere dem i vann, sediment, jord, biota og matvarer.
Mikroplast og nanoplast produseres når alle polymermaterialer brytes ned. Dette inkluderer blant annet forbrukerplastprodukter, syntetiske tekstiler, maling/belegg og bildekk. I tillegg vil produktenes kjemiske sammensetning, spesielt på overflaten, endres i forhold til den opprinnelige polymeren. Denne variasjonen av fysiske og kjemiske egenskaper gjør det utfordrende å identifisere og kvantifisere, og intet enkelt instrument er i stand til å identifisere og kvantifisere både mikroplast og nanoplast.
I dag er metoder for mikroplastanalyse relativt godt etablert, men det gjenstår å få ferdig inter-laboratorieharmonisering og kvalitetssikringskriterier. SINTEF har et dedikert plastlaboratorium og et team av høyt kvalifiserte, internasjonalt anerkjente forskere og teknikere som jobber med metoder for isolering og analyse av mikroplast fra komplekse miljømatriser (f.eks. sjøvann, sedimenter og biota). Vi har stort fokus på kvalitetssikring og kvalitetskontroll gjennom hele prosessen, fra prøvetaking til analyse og sluttdata.
Unike identifikasjonsmetoder
På tvers av SINTEF tilbyr vi en rekke karakteriseringsteknikker som kan brukes på mikroplast og nanoplastisk analyse. Mest bemerkelsesverdig er vår µRaman- og µFTIR-instrumentering, begge i stand til både å identifisere, skille og kvantifisere mikroplast i størrelsesområdet henholdsvis > 1µm og > 20 µm. I tillegg har vi en rekke andre instrumenteringer som kan gi ytterligere karakteriseringsinformasjon, inkludert partikkelstørrelsesanalysatorer og pyrolyse GC-MS (polymeridentifikasjon, massekvantifisering og additiv kjemisk profilering.
I motsetning til mikroplastisk analyse forblir nanoplastisk analyse i letestadiet. Det at nanoplasten er så liten betyr at den ikke kan sees med optiske teknikker, og partikkelnaturen betyr at kjemiske analyseteknikker også er svært begrensede. Videre er deres forventede konsentrasjoner i miljømatriser vanligvis svært lave. SINTEF er sterkt involvert i utviklingen av avanserte, robuste metoder for identifisering og kvantifisering av nanoplast i ulike matriser. Vårt primære verktøy er pyrolyse GC-MS, som kan gi en massebasert kvantifisering av ulike polymerer som finnes i en prøve. Vi utvikler for tiden en rørledning for å kombinere størrelsesfraksjonering og karakteriseringsteknikker som felt-flyt-fraksjonering med massebasert kvantifisering via pyrolyse-GCMS, som viser lovende resultater, men det er fortsatt teknisk utfordrende.
Mikroplast og nanoplastisk referansemateriale
Det er avgjørende å ha godt karakteriserte og miljørelevante test- og referansematerialer tilgjengelig som nøyaktig representerer mikroplast- og nanoplastpartiklene som finnes i det naturlige miljøet. Det er viktig for å kunne validere prøvebehandlingen og analytiske tilnærminger som brukes for å identifisere og kvantifisere dem.
Tilsvarende er tilgjengeligheten av egnede referansematerialer viktig for å forstå hvordan mikroplast og nanoplast oppfører seg i miljøet og hvordan miljømatriser påvirker deteksjonen. Dette er grunnleggende for å kvantifisere eksponeringer, vurdere farer og forstå deres risiko.
Slike test- og referansematerialer er utfordrende å produsere, spesielt i små mikroplast- og nanoplaststørrelser. SINTEF utvikler metoder for produksjon av mikroplast og nanoplastisk test/referansemateriale for utnyttelse av skjebne- og effektvurderinger og analytisk protokollvalidering. Vi jobber med å utvikle gjennomførbare metoder for å produsere relevante mikroplast- og nanoplastiske testmaterialer i tilstrekkelige mengder ved å bruke kombinasjoner av top-down prosesser som mekanisk nedbrytning, UV-nedbrytning og delvis oppløsning. Like viktig er det at vi prøver å utvikle metoder som beholder de iboende kjemiske og ikke-tilsiktet tilsatte stoffprofilene til plastmaterialene.
SINTEF bruker også disse laboratoriebaserte nedbrytningsmekanismene for å studere nedbrytningen og skjebnen til plastmaterialer i det naturlige miljøet, og knytter dette til avanserte analyser for å kvantifisere nedbrytning og endringer i kjemisk sammensetning.
Dette er eksempler på hvordan SINTEF sammen med industri og forskningspartnere bidrar til utvikling av løsninger som øker vår forståelse for plastforurensning. Videre bidrar vår forskningsaktivitet direkte til nasjonalt, regionalt og globalt nivå når det gjelder mikroplast og nanoplastovervåking og policyutvikling.
