Negli ultimi anni è stata posta grande attenzione al tema del "marin litter" e in particolare alla presenza in mare di plastica e microplastiche. I materiali polimerici per le loro caratteristiche di leggerezza, durata e basso costo sono fra i materiali più diffusi ma, a causa del loro smaltimento improprio, rappresentano una grave minaccia per la biodiversità, l'ambiente, l'economia e la salute. Le quantità e i tassi di accumulo di materiali plastici in ambiente costiero richiedono un intervento immediato volto principalmente alla raccolta e successivo recupero e trattamento. Nel valutare la possibilità del riciclo di tali rifiuti è opportuno considerare come la permanenza in mare comporti la perdita di caratteristiche fisiche/chimiche principalmente per l'esposizione ai raggi UV, umidità, salinità, moto ondoso ecc.. In quest'ottica, l'invecchiamento accelerato in laboratorio rappresenta uno strumento utile per valutare la degradazione dei polimeri, la possibilità del loro riciclo senza perdita di qualità e, infine, comprendere i processi che portano alla formazione di microplastiche.
Verrà, dunque, studiato l'effetto dell'esposizione agli agenti atmosferici in laboratorio su campioni di PE, PP e PS valutando i cambiamenti superficiali in termini d'ingiallimento, cracking e frammentazione. Tali variazioni saranno studiate a diversi intervalli di tempo mediante l'utilizzo dello stereomicroscopio e dell'analisi d'immagine iperspettrale (HSI) nel range dello SWIR (1000 - 2500 nm).
La ricerca proposta è del tutto innovativa poiché non esistono studi precedenti sull'applicazione dell' "hyperspectral imaging" (HSI) per la caratterizzazione di campioni invecchiati artificialmente simulando l'ambiente marino.
Negli ultimi anni la comunità scientifica internazionale ha pubblicato numerosi studi volti all'identificazione e alla caratterizzazione delle microplastiche tramite analisi tradizionali condotte in laboratorio. In genere le alterazioni causate dall'esposizione all'ambiente marino (es. cracks, fratture, cavità) sono studiate mediante microscopia elettronica a scansione (SEM) mentre le variazioni negli spettri tramite la spettroscopia IR a trasformata di Fourier (FTIR) o tramite Raman. Tali tecniche analitiche, tuttavia, sono particolarmente complesse e onerose; da qui la necessità di sviluppare un metodo rapido e affidabile. Infatti, lo sviluppo di un modello di classificazione HSI consentirà di individuare le correlazioni esistenti tra attributi spettrali e stato di degradazione in maniera tale da poter valutare la compatibilità con il riciclo. La tecnica HSI potrebbe essere utilizzata non solo per la classificazione dei polimeri ma anche per il controllo di qualità.
La presente ricerca, inoltre, punta alla valorizzazione di una tipologia di rifiuti in crescente aumento, la cui corretta gestione consentirebbe notevoli benefici per l'ambiente e per l'uomo.
Lo sviluppo di tale ricerca consentirà di integrare e valorizzare informazioni note sui polimeri consentendo un significativo avanzamento delle conoscenze rispetto allo stato dell'arte per la caratterizzazione di rifiuti provenienti da campionamenti in ambiente marino.
L'innovatività della ricerca proposta è sintetizzabile nei seguenti punti:
1. introduzione di metodiche innovative per la caratterizzazione e per il riconoscimento dei polimeri;
2. sviluppo di strategie operanti in tempo reale per il riconoscimento dei polimeri e del loro stato di degradazione, al fine di progettare e implementare azioni di recupero specializzate;
3. valutazione dei processi che portano alla formazione di microplastiche.