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Los océanos, lagos y ríos suelen contener un gran número de partículas de microplásticos en su superficie. El impacto de las gotas de lluvia hace que muchas gotas con una concentración casi igual de microplásticos sean lanzadas al aire. Cuando se evaporan en el aire, las partículas entran en la atmósfera. Investigadores de la Universidad de Bayreuth describen estos procesos en un nuevo estudio publicado en Microplastics and Nanoplastics. En una primera estimación, aún cargada de incertidumbre en varios aspectos, llegan a la conclusión de que, en todo el mundo, hasta 100 billones de partículas de microplásticos podrían entrar en la atmósfera cada año como resultado de las precipitaciones.
Las investigaciones demuestran que cuando una gota de lluvia golpea una superficie de agua, las gotas de una pequeña zona en forma de anillo alrededor del lugar del impacto son lanzadas al aire. Se originan a una profundidad de unos pocos milímetros por debajo de la superficie del agua. Las partículas microplásticas contenidas en las gotas tienen casi la misma concentración que en esta estrecha capa de agua.
Los científicos de Bayreuth también calcularon sus trayectorias en el aire y la duración de su vuelo. Esto proporcionó una visión sorprendente: El agua de las gotas de lluvia, que no contiene microplásticos, acaba en los océanos, mientras que el agua que contiene plásticos de los océanos acaba en el aire.
Cuando las gotas vuelan en el aire hasta que se evaporan, liberan las partículas de microplásticos en la atmósfera. Esto ocurre con especial frecuencia por encima de la superficie de los océanos, donde las condiciones del viento y las temperaturas favorecen una duración de vuelo comparativamente larga y una rápida evaporación. La mayoría de las partículas microplásticas vuelven al agua debido a su corta duración de vuelo.
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| Una gota de lluvia expulsa gotas de la capa superior de agua. El gráfico muestra los cambios que se producen tres, seis y nueve milisegundos después del impacto (desde la izquierda). Crédito: UBT / Moritz Lehmann |
"Fue un gran desafío determinar cuántas gotas son lanzadas por una sola gota de lluvia que impacta, cuán grandes y rápidas son estas gotas y cuántas partículas de microplástico pueden contener. Los experimentos por sí solos habrían proporcionado muy poca información.
Por eso hemos ideado una codificación completamente nueva para las simulaciones de estos procesos y hemos desarrollado un modelo informático que nos permite responder a estas preguntas con gran precisión y con un nivel de detalle sin precedentes", afirma el coordinador del estudio, el profesor Dr. Stephan Gekle, catedrático de Simulación y Modelización de Biofluidos de la Universidad de Bayreuth.
"El grado de realismo de nuestras simulaciones se pone de manifiesto cuando las comparamos con experimentos técnicamente exigentes". Las grabaciones de alta velocidad de las gotas de lluvia que impactan confirman los cálculos basados en nuestro modelo", afirma el primer autor, Moritz Lehmann, estudiante de doctorado en física de la Universidad de Bayreuth.
Para averiguar cuántas partículas microplásticas acaban llegando a la atmósfera como resultado de estos procesos, los investigadores de Bayreuth recopilaron un gran número de datos empíricos disponibles y los incluyeron en sus cálculos. Estos datos se refieren, entre otras cosas, a las concentraciones de microplásticos en la superficie del mar, las cantidades anuales de precipitación, el tamaño de las gotas de lluvia, que depende de la intensidad de la misma, y la distribución temporal de la intensidad de la lluvia. Una primera estimación permite concluir que el impacto de las gotas de lluvia sobre las superficies del agua en todo el mundo podría liberar hasta 100 billones de partículas de microplásticos a la atmósfera al año.
Los autores subrayan que esta estimación sigue estando sujeta a numerosas incertidumbres e imprecisiones. Por ejemplo, la turbulencia del viento, que puede influir en la fuerza de impacto de las gotas de lluvia, aún no se ha incluido en los cálculos. Además, las superficies marinas de la Tierra no tienen la misma concentración de partículas microplásticas en todas partes; al contrario, las diferencias son muy grandes. Sin embargo, las mediciones por satélite, junto con los modelos meteorológicos, podrían proporcionar pronto información más precisa sobre los "puntos calientes" desde los que se transporta un número especialmente elevado de partículas microplásticas desde el océano a la atmósfera.
Fuentes, créditos y referencias:
Moritz Lehmann et al, Ejection of marine microplastics by raindrops: a computational and experimental study, Microplastics and Nanoplastics (2021). DOI: 10.1186/s43591-021-00018-8