За извличане на фрагменти използвахме зехтин, за да извършим много нежен процес за частично биоразграден полиуретан, но биоразграждането направи полимера по -малко хидрофобна, което е движещата сила за подобрена ефективност на екстракция. Тук комбинирахме ултразвуково лечение с пластмасови фрагменти от деаггломерат, прикрепени към други компостни частици, окисляване за отстраняване на органичен фон и осигуряване на правилна идентификация чрез Раманова спектроскопия и отделяне на плътността за отстраняване на остатъците от фентон и неорганични компоненти на компоста. По-рано беше показано, че разпределението на размера на частиците, текстурата на повърхността и повърхностната химия на ароматно-алифатните полиестери не са засегнати. В празния компост открихме голяма част от компостните фрагменти без специфични раманови спектри (приписани на богати на автофлуоресцентни частици, силикати и естери на мастни киселини), както и фрагменти от полипропилен, полиетилен, политетрафлуороетилен и полистирен. Ултразвуковото лечение не променя значително разпределението на размера на частиците на фрагментите. Деаггломерацията се извършва с помощта на ултразвуково лечение. Тестване на пригодността на средата за разделяне на киселинната плътност ZnCl2: част (1 седмица) от компостните полимери бяха анализирани веднага след екстракция и след това се преназначават след 1 месец съхранение в ZnCl 2- разтвор за екстракция, с идентични резултати.
За да се установи кинетиката на фрагментация, резултатите от екстракцията на частици и μ-Raman анализа бяха сортирани по размер и химичен състав (Таблици S2−S5), показващи разпределението на размера на фрагментите, идентифицирани като ароматни алифатни полиестери във всеки компост за всеки период на вземане на проби. В началото на компостирането броят на фрагментите от LDPE и ecovio полимерите беше сравним (близо 10 000 на грам компост), но след 26 седмици броят на ecovio фрагментите намаля с 3 порядъка до 3 ± 3 на грам (зелените ленти показват разпределението на размера на повторните проби с общ брой от 5 частици). Това окончателно преброяване не беше значимо в сравнение с празното преброяване от 5 ± 5 на грам (Таблица S1). Резултатите са в съответствие с констатацията, че 90% от пластмасовия въглерод е биоминерализиран до CO2 и също така показват намаляване на откриваемите частици до празни нива. Обратно, броят на LDPE намалява само със 7%, което не е значимо за несигурността на повторните анализи.
μ-Рамановата микроскопия е силно селективна за типове полимери и има по-добра пространствена разделителна способност от инфрачервената микроскопия, но все още е ограничена в това отношение. Флуоресцентната микроскопия подобрява пространствената разделителна способност и запазва основната специфичност чрез оцветяване с Nile Red. Въпреки това, Nile Red може да оцвети естествено срещащи се частици компост или други микропластмаси, като по този начин увеличи броя на частиците. Ето защо, ние предварително етикетирахме същия ароматно-алифатен полиестер с флуоресцентно багрило (Lumogen Yellow). Флуоресцентната суперпозиция на Lumogen Yellow предварително маркиране и Nile Red след маркиране, както и отличното съвпадение на съответните разпределения на размера, показват достатъчна специфичност. Анализът на динамиката на фрагментация чрез флуоресцентна микроскопия разкрива зависимостта на размера на фрагмента по-ясно от μ-Raman микроскопията: най-големите фрагменти (125-2000 μm) се разпадат монотонно от самото начало; фракцията 75-125 μm първоначално стагнира и започна да се разпада само след 1 седмица; фракцията 25-75 μm се увеличи трикратно от началото до 1 седмица и след това намаля; най-малката откриваема фракция, 3-25 μm, продължава да се увеличава в продължение на 10 седмици и след това намалява. На 26-та седмица всички фракции се върнаха към изходното ниво. Accinelli и др. също наблюдава непрекъснато преразпределение от по-големи към по-малки размери в почвите, но не следва крайните етапи на разграждане, както тук.
В обхвата на частиците 25-75 μm, периодичното генериране, което надвишава загубата на по-големи частици, се дължи на тяхната фрагментация, а не само на тяхното свиване. Въпреки това, свиването на частиците, причинено от повърхностна ерозия, може да бъде достатъчно, за да обясни забавеното генериране и разграждане на областта с размер 3−25 μm. Общият брой на флуоресцентната микроскопия е по-висок от този на μ-Raman микроскопия поради по-високата му разделителна способност и по-добра способност за сегментиране на частици в хетерогенни или хомогенни агрегати. Тези допълнителни техники потвърдиха, че всички фрагменти с откриваем размер са допълнително разградени и не е открито натрупване на частици. Ефективното разграждане на малките фрагменти се дължи на пропорционалността на скоростта на ензимно разграждане към по-голямата специфична повърхностна площ на по-малките фрагменти, както е предвидено за ензимна повърхностна ерозия и потвърдено експериментално. Поради пропорционалността, при определен размер и време, скоростта на изтичане на този размер (чрез ерозия) трябва да надвишава скоростта на притока на този размер (чрез фрагментиране на по-големи размери) и полученото разпределение на размера трябва да намалява към по-малки размери; трябва да се появи пик. В нашите експерименти този пик се наблюдава, особено във фракцията 25−75 μm. Натрупването на нанопластични фрагменти (под 1 μm) е в противоречие с модела на комбинирана фрагментация и ерозия, но настоящите експериментални данни с граница на откриване от 3 μm не могат да изключат генерирането на нанопластика чрез други механизми.
Ензимното разцепване води до прекъсване на полимерната верига, което може да се наблюдава в разпределението на моларната маса. Този параметър може да се измерва избирателно за частици. Открихме, че дори след 10 седмици, когато 50% от първоначалния полимерен въглерод се превърна в CO2, полимерите, съставляващи фрагментите, все още приличат на първоначалното разпределение на моларната маса. Обратно, частиците и полимерите в екстрахираните чрез Soxhlet компости, присъстващи в други форми (напр. разтворени, адсорбирани, биоасимилирани) показват прогресивно намаляваща моларна маса и полидисперсно състояние. Следователно, ние установихме, че деполимеризацията е движещата сила за отделянето на скъсени и по-хидрофилни полимерни вериги от частиците поради отслабено заплитане и сили на Ван дер Ваалс. Отделените полимерни вериги могат да бъдат биоабсорбирани и превърнати в биомаса и CO2. Ние също така определихме приноса на различните полимери в състава чрез използване на GPC с индекс на пречупване (RI) и ултравиолетово (UV) откриване. Сравнението между моларните маси на всички полимери (GPC-RI, ) и тези на ароматно-алифатни полиестери показа, че PLA се хидролизира по-бързо. Това е в добро съгласие със състава на останалите фрагменти, които постепенно преминават от оригиналните ecovio съединения към фрагменти с по-ниско съдържание на PLA. Тази промяна се дължи на предизвиканата от температурата бърза хидролиза на PLA при условия на промишлено компостиране при 58 градуса. Важно е да се отбележи, че промяната в състава не е "конверсия", тъй като в същото време броят на частиците на всички полиестерни фрагменти ) е намален до празни нива. Флуоресцентната микроскопия, която не разчита на монтиране на спектрални библиотеки, предоставя повече доказателства за опровергаване на хипотезата за генериране на устойчиви микропластмаси, тъй като броят на всички полимерни фрагменти е намален до празни нива.