Föreställ dig dessa tre föremål på bordet framför dig:en trasig regnjacka, en läckande kulspetspenna och en tom smörgåspåse.

Föreställ dig nu att istället för att lägga dessa föremål i papperskorgen, du går ut, släpp dem på marken, och lämna dem där. Vad skulle hända med dessa varor över tiden? Skulle solens UV-strålar göra att pennan blir spröd och spricker isär? Skulle vind och regn påskynda jackans försämring? Hur lång tid skulle det ta för påsen att brytas ner i fragment för små för att samlas igen?

Joana Sipe, en Ph.D. student som arbetar i labbet av professor Mark Wiesner inom civil- och miljöteknik, undersöker hur vanliga plaster bryts ner. Hon fokuserar specifikt på effekterna av mekanisk nedbrytning, som hur plast som hamnar i miljön sönderdelas av vindens krafter, sand och surf.

Vi har producerat mer än 18 biljoner ton plast sedan 1950-talet, och kastade det mesta. En häpnadsväckande mängd har hamnat i våra vattendrag, floder och hav. Över tid, Sipe sa, bitar av primär plast – allt från tandtråd till godisförpackningar – blir tillräckligt små för att djur ska kunna missta dem för matbitar. Så småningom, de sekundära plasterna blir så små att de försvinner ur sikte, men inte från tillvaron.

"USA har det smutsigaste vattnet i världen, när det gäller mikroplastkontamination, ", sa Sipe. "Det finns nio plastmikropartiklar i varje liter vatten. Vi vet inte hur det kommer att påverka toxiciteten. Partiklarna bioackumuleras, också, och vi har precis börjat förstå dessa hälsoeffekter. Vi vet inte exakt hur mycket plast vi har lagt i miljön, och vi vet inte hur vi ska städa upp det. Vi är i startläge för medvetenhet."

Sipe skojar inte sig själv med att vi kan sluta med vår plastvana cold turkey. Men hon är intresserad av att ta fram rekommendationer för mer informerad plastanvändning, inklusive val som bryts ner mindre i miljön. Hon började, därför, genom att samla in data om sex av de mest använda plasterna:nylon, polykarbonat, termoplastisk polyuretan, kraftig polystyren, polyetylentereftalatglykol och polymjölksyra. Sipe formade varje material till ett "hundben" och drog sedan isär det för att karakterisera dess styrka, innan du utsätter varje material för konstant nötning i en maskin utformad för att långsamt slipa bort på det.

Hennes teori var ganska enkel. "Vi trodde, ju starkare plast, ju färre mikroplaster det skulle generera, " sa Sipe. "Men vi fann att det faktiskt inte var fallet." Det fanns ingen direkt korrelation mellan ett individuellt mått på styrka och motståndskraft mot slitage; vissa plaster bar mycket tyngre under ett sandpapper med korn 80 än 100 korn, till exempel, eller bröts ner till större partiklar än förväntat.

I den verkliga världen, Sipe sa, Att projicera hur materialen bryts ned kompliceras ytterligare av det häpnadsväckande antalet plastformuleringar som människor har utarbetat. Det finns otaliga storlekar och former av plast, och många kompositioner - de kan tillverkas som sfärer eller rör och sedan färgas och doftas, eller behandlas med tillsatser för att göra dem mjukare, hårdare eller antimikrobiell.

Vad hon har varit ganska framgångsrik på, sa Sipe, efterliknar kraften som genereras av vanligt slitage på specifika plastprodukter – som att tugga på en plastpenna, eller släpa sulorna på dina tennisskor längs trottoaren.

Sipe överväger nästa steg som skulle göra hennes experiment ännu mer värdefullt. Hon tror att det skulle vara särskilt användbart att modellera skjuvspänning som genereras av kraften från en havsvåg i kombination med nötningspotentialen hos olika sediment, som grus och sand.

"Om vi ​​kan korrelera mekaniska egenskaper till haveri, vi kan svara på frågor som, "Om du kastade en vattenflaska i havet, hur många mikroplastpartiklar skulle det gå sönder?'" sa Sipe. "Så småningom, vi vill lägga in dessa data i modeller som kommer att vara användbara för beslutsfattare och riskbedömare."