Avaliação toxicológica da fração aquosa resultado da fotodegradação do polietileno tereftalato (PET) em ambientes com simulação de luz solar

Abstract

Devido a sua versatilidade e funcionalidade o plástico tornou-se um dos materiais mais bem sucedido na sociedade moderna. Essas características aliadas ao baixo custo de produção, faz com que a produção global de materiais plásticos cresça a cada ano, e como consequência desse consumo desenfreado temos a poluição gerada por seu descarte inadequado. A problemática ambiental desses materiais está ligada ao fato de a maioria dos tipos de plástico não ser biodegradável, levando séculos para sua completa degradação, se acumulando em aterros ou no ambiente natural. Após o despejo no meio ambiente o plástico está suscetível a ação de fatores abióticos e bióticos que podem provocar reações de degradação do material. Independente do método, a degradação dos materiais plásticos resulta em sua fragmentação em pedaços cada vez menores e a liberação de seus componentes químicos. A maioria das pesquisas científicas que consideram o envelhecimento das partículas plásticas devido a processos naturais de degradação tem por objetivo identificar as alterações nos materiais plásticos expostos a um sistema de degradação específico, observando as mudanças das características superficiais e estruturais desses resíduos após a exposição. Hoje em dia, sabe-se que essa exposição prolongada além de gerar dados aos materiais, gera alteração do potencial toxicológico. E estudos avaliando a toxicologia dessas partículas envelhecidas são recentes no meio científico. Por isso, o presente trabalho tem por objetivo avaliar os efeitos tóxicos da fração aquosa resultado da degradação de fragmentos plásticos de Polietileno tereftalato (PET) expostos por até 24 h a um sistema de degradação que simula a radiação solar aos organismos D. magna e A. fischeri. Através das análises de microscopia de força atômica e de microscopia eletrônica de varredura verificou-se deterioração da superfície dos fragmentos plásticos devido a exposição a luz solar simulada. Além da modificação no material, foi identificado também a liberação de íons de antimônio através da espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado e a liberação de carbono orgânico total, comprovando a degradação. Através da microscopia de confocal, foram identificadas partículas que possivelmente são PET, indicando que a fotodegradação ocasionou a liberação de fragmentos do material. As análises toxicológicas preliminares indicaram danos crônicos ao organismo D. magna sendo observados alterações microestruturais através da microscopia eletrônica de transmissão e microscopia eletrônica de varredura. Ensaios de estresse oxidativo demonstraram efeito oxidativo nos organismos expostos e através da análise de filmagens, foi verificado alterações nos movimentos torácicos e cardíacos e no comportamento natatório dos organismos. Não foram observados efeitos toxicológicos a bactéria marinha A. fischeri.

Abstract: Due to its versatility and functionality, plastic has become one of the most successful materials in modern society. These characteristics, combined with the low production cost, mean that the global production of plastic materials grows every year, and as a consequence of this unrestrained consumption we have the pollution generated by their inadequate disposal. The environmental problems of these materials are linked to the fact that most types of plastic are not biodegradable, taking centuries to completely degrade, accumulating in landfills or in the natural environment. After being dumped into the environment, plastic is susceptible to the action of abiotic and biotic factors that can cause degradation reactions of the material. Regardless of the method, the degradation of plastic materials results in their fragmentation into increasingly smaller pieces and the release of their chemical components. Most scientific research that considers the aging of plastic particles due to natural degradation processes aims to identify changes in plastic materials exposed to a specific degradation system, observing changes in the surface and structural characteristics of these residues after exposure. Nowadays, it is known that this prolonged exposure, in addition to generating data on the materials, also generates changes in the toxicological potential. And studies evaluating the toxicology of these aged particles are recent in the scientific world. Therefore, the present work aims to evaluate the toxic effects of the aqueous fraction resulting from the degradation of polyethylene terephthalate (PET) plastic fragments exposed for up to 24 hours to a degradation system that simulates solar radiation on the organisms D. magna and A. fischeri. Through atomic force microscopy and scanning electron microscopy analyses, deterioration of the surface of the plastic fragments was observed due to exposure to simulated sunlight. In addition to the modification in the material, the release of antimony ions was also identified through inductively coupled plasma mass spectrometry and the release of total organic carbon, proving the degradation. Through confocal microscopy, particles that were possibly PET were identified, indicating that photodegradation caused the release of fragments of the material. Preliminary toxicological analyzes indicated chronic damage to the D. magna organism, with microstructural changes observed through transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. Oxidative stress tests demonstrated an oxidative effect on exposed organisms and through film analysis, changes in thoracic and cardiac movements and in the swimming behavior of the organisms were verified. No toxicological effects were observed on the marine bacteria A. fischeri.