Onderzoeksproject B2/20E/P1/ANDROMEDA (Onderzoeksactie B2)
Context
Het voorbije decennia zijn er grote stappen gezet in de ontwikkeling van methodes om micro- en nanoplastics te identificeren en te karakteriseren in mariene matrices, zoals water, sediment of biota. Een breed gamma van methodes is ter beschikking met uiteenlopende karakteristieken. Methodes kunnen verschillen in de hoeveelheid informatie die ze genereren, zoals de grootte van de microplasticdeeltjes die opgemeten kunnen worden of het al dan niet identificeren van het type polymeer. Daaraan gekoppeld is ook de complexiteit van de methodes sterk verschillend, gaande van het tellen van microplasticdeeltjes met lichtmicroscopie tot geavanceerde en geautomatiseerde beeldanalyse met µFTIR of µRaman of de chemische analyse van extracten met chromatografische methodes. De keuze van de meest geschikte analysemethode is projectafhankelijk: waar vele wetenschappelijke studies nood hebben aan methodes om accuraat microplastics kleiner dan 10 µm op te meten, kunnen monitoringsopdrachten, burgerwetenschap of educatieve doeleinden net gebaat zijn met kost-efficiënte methodes die grotere microplastics detecteren. Voor beide types van analysemethodes is verdere methode-ontwikkeling, harmonisatie en validatie essentieel om de vergelijkbaarheid en betrouwbaarheid van onderzoeksresultaten te verhogen. Hierbij dient ook aandacht besteed te worden aan plasticdeeltjes die met huidige spectroscopische methodes niet of moeilijk kunnen gedetecteerd worden, zoals rubberdeeltjes komende van banden of verfpartikels.
Microplastics kunnen ontstaan door degradatie van grotere plastics door middel van UV, mechanische degradatie of microbiële degradatie. Deze processen zullen niet enkel de fysische karakteristieken van microplastics beïnvloeden, maar ook de chemische samenstelling door oxidatieprocessen en door uitloging van additieven. Aangezien deze processen traag zijn onder natuurlijke omstandigheden, is er nood aan versnelde degradatiemethodes onder laboratoriumcondities om de risico’s van microplastics in het mariene milieu te kunnen inschatten. Deze versnelde degradatietechnieken hebben ook het potentieel om referentiematerialen te genereren voor methode-ontwikkeling.
Algemene doelstellingen
Het ANDROMEDA-project ambieert om een breed gamma aan analytische methodes te ontwikkelen, te optimaliseren en te valideren die toelaten om micro- en nanoplastics te detecteren, afgestemd op de doelstelling van het onderzoek of opdracht. De belangrijkste doelstellingen zijn hierbij:
- Het ontwikkelen van kost-effectieve methodes om microplastics te analyseren in-situ of met behulp van lage-kost laboratoriumanalyses.
- Het ontwikkelen en optimaliseren van geavanceerde technieken om kleine of moeilijk te analyseren microplastics op te meten.
- Het onderzoeken van de degradatie- en fragmentatiemechanismen van micro- tot nanoplastics.
- Het bestuderen van de uitloging van additieven tijdens plasticfragmentatie en -degradatie.
Het communiceren van projectresultaten en analyseprotocols naar wetenschappers, beleidsmakers, industrie en het brede publiek.
Methodologie
Binnen het Andromedaproject zullen methodes voor de analyse van micro- en nanoplastics ontwikkeld en/of geoptimaliseerd worden. Een grote verscheidenheid aan methodes komt aan bod, gaande van analyses met chemische merkers, gebruik van hyperspectraalcamera’s, detectie van fluorochromen en toepassingen met µFTIR, ramanspectroscopie en elektronenmicroscopie. De analytische ondergrens van de grootte van de microplastics, is methode-afhankelijk en zal variëren van 300 µm tot 200 nm. Het vergelijken en valideren van analytische methodes op reële stalen staat centraal. De Belgische projectpartners ILVO en VLIZ focussen hun onderzoek binnen het Andromedaproject op analysemethodes die gebruik maken van fluorochromen (Fig. 1). Door microplastics fluorescerend te maken, kunnen zij in water, sediment en biota via geautomatiseerde beeldanalyse op een kost-efficiënte wijze gekwantificeerd worden. Binnen het Andromedaproject gaat bijzondere aandacht uit naar de detectie van rubber- en verfpartikels. Versnelde degradatie van microplastics zal bestudeerd worden door middel van foto-, thermo-, bio- of chemische oxidatie. Hierbij zal ook de uitloging van additieven zoals ftalaatesters, organofosfaatesters, bisfenolen en dicarbonzuren bestudeerd worden.
Impact en resultaten
Het Andromeda-project wil een waaier van kwaliteitsgecontroleerde methodes aanleveren om micro- en nanoplastics te bepalen in de verschillende matrices van het mariene milieu: water, sediment, biota en lucht. De eigenschappen, sterktes en beperkingen van de geoptimaliseerde methodes zullen in kaart worden gebracht. Dit zal onderzoekers toelaten de juiste methode te selecteren voor hun onderzoek betreffende microplastics, gaande van burgerwetenschap en monitoring tot grootschalige onderzoeksprojecten. Hierdoor kan het project een grote impact hebben op onze kennis rond het voorkomen en de verspreiding van microplastics in het marien milieu en de opname door mariene organismen. Daarnaast wil het methodes aanbieden en ontwikkelen om degradatie van microplastics te bestuderen. Dit is een belangrijke stap in het onderzoek naar plasticdegradatie en een basis voor de productie van milieurelevante referentiematerialen.
Analysis techniques for quantifying nano- and microplastic particles and their degradation in the marine environment (ANDROMEDA) : final report
Meyers, Nelle - De Witte, Bavo - Everaert, Gert Brussels : Belgian Science policy, 2023 (SP3241)
[Om te downloaden]
Analysis techniques for quantifying nano- and microplastic particles and their degradation in the marine environment (ANDROMEDA) : summary
Meyers, Nelle - De Witte, Bavo - Everaert, Gert Brussels : Belgian Science policy, 2023 (SP3242)
[Om te downloaden]
Analysis techniques for quantifying nano- and microplastic particles and their degradation in the marine environment (ANDROMEDA) : samenvatting
Meyers, Nelle - De Witte, Bavo - Everaert, Gert Brussel : Federaal wetenschapsbeleid, 2023 (SP3243)
[Om te downloaden]
Analysis techniques for quantifying nano- and microplastic particles and their degradation in the marine environment (ANDROMEDA) : résumé
Meyers, Nelle - De Witte, Bavo - Everaert, Gert Bruxelles : Politique scientifique fédérale, 2023 (SP3244)
[Om te downloaden]
