Mikroplastfibre i det marine miljø: Nedbrytning og utslipp av additiver som følge av UV-eksponering.

• Main Authors: Groven, Anette Synnøve, Hovsbakken, Ingrid Alver
• Other Authors: Østby, Lene, Sørensen, Lisbet, Booth, Andy
• Format: Bachelor Thesis
• Language: unknown
• Published: NTNU 2020
• Subjects: Arctic
• Online Access: https://hdl.handle.net/11250/2663736

De siste 50 årene har interessen for forskningen på mikroplast økt kraftig. Mengden mikroplast i havene øker stadig i takt med økt forbruk av plastprodukter. Et opphav til forurensing av mikroplast i havene er produksjon og bruk av syntetiske tekstiler. Det er viktig å opparbeide kunnskap om hvordan denne plasten påvirker miljøet, og hvordan miljøet påvirker den tilbake. Dette prosjektet er en del av SINTEFs forskningsarbeid i prosjektet «Arctic Fibre», som undersøker nettopp dette. Hensikten med dette prosjektet er å undersøke hvordan UV-stråling fra sollys bidrar til degraderingen av mikrofibre av polyester (PES), polyamid (PA) og semi-syntetisk ull i sjøvann. Det blir sett på både synlig degradering i form av endring på fiberoverflaten, og ikke-synlig degradering i form av utslipp av degraderingsprodukter og tilsetningsstoffer. Fibre av PES, PA og ull ble kuttet til mikrofiberstørrelser og plassert i sjøvann i et UV-eksponeringskammer. Vannprøver og fiberprøver ble tatt ut etter 14, 28 og 56 dager. Fibre ble undersøkt med et elektronmikroskop (SEM, "Scanning Electron Microscope") for å se på fysiske endringer på fibrenes overflate. Resultatene ble sammenlignet med kontrollprøver som ikke var UV-eksponerte. Vannprøver ble ekstrahert og analysert med gasskromatografi koblet til massespektrometri (GC-MS) for å identifisere utslipp av både degraderingsprodukter og tilsetningsstoffer fra fibrene ut i sjøvannet. SEM-analyser viste poredannelse på overflaten av PES- og PA-fibre, mens ullfibrene viste nedslitt ytre skjellstruktur og tendens til fragmentering. Fra GC-MS-analysen ble det detektert en rekke sannsynlige degraderingsprodukter og tilsetningsstoffer fra fibrene. Fra PES ble det blant annet funnet benzosyre og flere lignende forbindelser som mulige degraderingsprodukter, og tilsetningsstoffet ftalid, et lakton som brukes som anti-oksidant. Fra PA ble kaprolaktam identifisert, som er startproduktet i produksjonen av PA, samt aluminiumsforbindelser som er mulige tilsetningsstoffer. Ekstrakter fra ull-fibrene viste et innhold av flere svovelforbindelser som kan komme fra nedbryting av ullfibrenes aminosyre cystein. I tillegg ble det funnet kaprolaktam og benzosyre, som kan komme av at ullfibrene er overflatebehandlet med et blandet polymerlag av PA og PES. Tilsetningsstoffet benzofenon, som er et UV-stabiliserende tilsetningsstoff, ble identifisert i ekstrakter fra alle fibertypene. Dette prosjektet kom frem til at UV-stråling fører til degradering av mikroplastfibre. SEM-analyser viste degraderingstegn på fiberoverflaten, mens GC-MS-analyser viste utslipp av degraderingsprodukter og tilsetningsstoffer fra fibrene ut i sjøvannet. Research on microplastics has largely increased in the last 50 years. The amount of microplastic in the oceans is increasing continuously along with increased consumption of plastic products. An origin of contamination of microplastics in the oceans is production and use of synthetic textiles. It is important to acquire knowledge about how the plastic affects the environment, and how the environment affects it back. This project is a part of SINTEF’s scientific research in the project “Artic Fibre” that investigate these effects. The purpose of this project is to examine how UV radiation from sunlight contributes to the degradation of micro fibres of polyester (PES), polyamide (PA) and semi-synthetic wool in seawater. The project looks at visible degradation in the form of changes on the surface of the fibres, as well as the emission of degradation products and additives from the fibres into the seawater. Fibres of PES, PA and wool were cut into micro fibre sizes and placed in a UV-chamber. Water samples and fibre samples were collected after 14, 28 and 56 days. Fibres were examined using a Scanning Electron Microscope (SEM) to look for changes on the fibre surface. The results were compared to control samples which were not exposed to UV-radiation. Water samples were extracted and analysed with a non-target GC-MS approach to identify degradation products and additives emitted from the fibres into the seawater. SEM analysis revealed the formation of pores on the surface of PES and PA, while wool fibres showed a more “worn out” structure of its outer cuticle and increased tendency of fragmentation. From the GC-MS-analysis, several compounds were identified as degradation products and likely additives from the fibres. Extracts from PES contained benzoic acid and some derivatives as likely degradation products, along with the additive phthalide, which is a lactone with antioxidative properties. Extracts from PA contained caprolactam, which is the precursor in the production of PA, along with aluminium compounds found to be likely additives. Wool extracts contained several sulphur compounds, which are believed to derive from the amino acid cysteine, which wool is made up of. Wool extracts also contained caprolactam and benzoic acid, which led to the belief that the wool fibres are covered with a polymer blend of PA and PES. Benzophenone was identified in extracts from all the different fibres, which is a common UV-stabilizing additive. This project concluded that UV-radiation leads to degradation of microplastic fibres. The SEM-analysis showed signs of degradation on the fibre surface, while the GC-MS-analysis showed emission of degradation products and additives from the fibres to the seawater.