Изследователи са се представили много по-добре в стремежа си да решат проблема с микропластмасите. В скорошно проучване, публикувано в Journal of the American Chemical Society, те съобщават за нов вид пластмаса, направена от растителна целулоза, най-разпространеното органично съединение в света.
Новата пластмаса е здрава, гъвкава и способна на бързо разлагане в естествена среда, което я отличава от другите пластмаси, предлагани на пазара като биоразградими.
Микропластмасите са глобален замърсител, който се среща в почти всяка екосистема, от почвата и океана до животните и растенията, които живеят там. Докато биоразградимите пластмаси и дори някои пластмаси, получени от целулоза (целулозен нитрат или целулозен ацетат), не са нови, повечето пластмаси, обозначени като "биоразградими", не се разграждат в морска среда или им трябва много време да се разградят, оставяйки след себе си микропластмаси.
Свойства на разтворимата пластмаса
Миналата година ръководелят на новото изслеване Такузо Аида (Takuzo Aida) и неговият екип от RIKEN, Япония, са разработили пластмаса, която може бързо да се разгражда в солена вода в рамките на няколко часа, без да оставя никакви микропластмаси. Тази пластмаса е била супрамолекулна пластмаса, направена от два полимера, обединени чрез обратими взаимодействия, наречени "солни мостове". В присъствието на солена вода връзките, държащи двата полимера заедно, се разделят и пластмасата се разлага. Но тази пластмаса не е била достатъчно практична за производство в реалния свят.
Новата пластмаса на растителна основа е подобна, с изключение на това, че единият от двата полимера, наречен карбоксиметилцелулоза, се произвежда търговски и е одобрен от FDA, той е биоразградим, произвежда се от дървесна пулпа. Намирането на съвместим втори полимер е отнело известно време за опити и грешки, но в крайна сметка екипът е открил безопасен омрежващ агент, направен от положително заредени полиетилен-имин гуанидиниеви йони.
Когато целулозните и гуанидиниевите йони се смесят във вода със стайна температура, отрицателно и положително заредените молекули се привличат взаимно като магнити и образуват омрежен материал, тази мрежа прави този вид пластмаса здрава. В същото време солните мостове, държащи мрежата заедно, се разпадат, както се очаква, в присъствието на солена вода. За да се избегне неволно разлагане, пластмасата може да бъде защитена с тънък слой на повърхността.
Когато се разгради, пластмасата на RIKEN оставя азот и фосфор, които микробите могат да метаболизират, а растенията да абсорбират.
Художествено представяне на новата пластмаса на RIKEN в морска вода. Кредит: RIKEN
Дотук добре. Но въпреки че новата пластмаса се разлага бързо, първоначално тя е била твърде крехка заради целулозата. Получената пластмаса е била безцветна, прозрачна и изключително твърда, но е имала крехко стъклоподобно качество. Екипът се е нуждаел от добър пластификатор, някаква малка молекула, която да добавят към сместа, за да направят пластмасата по-гъвкава, но да остане здрава. След много експерименти те откриват, че органичната сол холин хлорид върши чудеса.
Чрез добавяне на различни количества от тази одобрена от FDA хранителна добавка към пластмасата, изследователите успяват прецизно да настроят колко гъвкава искат да бъде пластмасата.
В зависимост от количеството холин хлорид, пластмасата може да варира от твърда и стъклоподобна до толкова еластична, че да може да се разтегне до 130% от първоначалната си дължина.
Може дори да се превърне в здрав, но тънък филм с дебелина само 0,07 мм. Видео на торба, направена от новата биоразградима пластмаса на растителна основа, може да се види как се разлага тук:
Тази торбичка с домати е направена от новата пластмаса на растителна основа, която използва съставки, одобрени от FDA. Гледайте как торбичката се разтваря напълно в изкуствена морска вода само след няколко часа, без да оставя никакви микропластмаси. Кредит: RIKEN
Прозрачност, обработваемост, дисоциируемост в морска вода и рециклируемост в затворен цикъл
Подобренията в оригиналния продукт не са тривиални.
"Докато първоначалното ни проучване се фокусираше предимно върху концептуалната част", обяснява Аида, "това проучване показва, че работата ни вече е на по-практичен етап."
Новата супрамолекулярна пластмаса на карбоксиметилцелулоза, наречена CMCSP (carboxymethyl cellulose supramolecular plastic), е толкова здрава, колкото конвенционалните пластмаси на петролна основа, а механичните ѝ свойства могат да се регулират според нуждите, без да се нарушава присъщата ѝ прозрачност, обработваемост, дисоциируемост в морска вода или рециклируемост в затворен цикъл.
Повече от 90% от използвания основен компонент може да бъде възстановен след разтваряне, което го прави лесно рециклируем.
Тези пластмаси не са само за нишови приложения. Материалът може да се формова в различни форми, подобни на традиционните термопласти, показвайки здравина и гъвкавост, сравними с конвенционалните пластмаси.
Използвайки обичайни и евтини, одобрени от FDA биоразградими съставки, Аида и екипът му гарантират, че тяхната пластмаса ще може бързо да се използва в реални, практически приложения.
"Природата произвежда около един трилион тона целулоза всяка година", коментира Аида."От това изобилно природно вещество създадохме гъвкав, но здрав пластмасов материал, който безопасно се разлага в океана. Тази технология ще помогне за защитата на Земята от замърсяване с пластмаса.
Ще се разпространи ли световен мащаб?
Експертите са оптимисти относно потенциала на тази технология да бъде внедрена в световен мащаб.
Надеждата е, че този нов вид пластмаса може да бъде възприет в различни индустрии, особено в тези, които разчитат на опаковки за еднократна употреба .
Въпреки това, преходът от традиционни пластмаси към тази нова биоразградима опция ще изисква сътрудничество между изследователи, производители и политици. Предизвикателството е не само в производството на този материал в голям мащаб, но и в създаването на инфраструктура, която да подкрепя неговото използване и рециклиране.
Справка: Supramolecular Ionic Polymerization: Cellulose-Based Supramolecular Plastics with Broadly Tunable Mechanical Properties, Zhenghong Chen, Yang Hong, Hiroyuki Inuzuka, Kiichi Mizukami, Takuzo Aida; Journal of the American Chemical Society 2025/12/03; doi: https://doi.org/10.1021/jacs.5c16680
Източници:
The perfect plastic? Plant-based, fully saltwater degradable, zero microplastics, RIKEN
Dissolvable Plastic: RIKEN’s Solution to Ocean Microplastics, James Darley & Jasmin Jessen, Sustainability
Още по темата
Земята
Тайфуните изсмукват микропластмаси от океана и ги отлагат на сушата
Медицина
Стъклените бутилки съдържат 5 до 50 пъти повече микропластмаси от пластмасовите бутилки
Земята
Има прост начин за премахване на 90% от микропластмасата в чешмяната вода
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии
Джендо Джедев
За срещата на Земята с Халеевата комета през 1910 г. някои са пили "противокометни хапчета"
dolivo
Чифтосали ли са се Хомо еректус и денисовците? Зъбните протеини намекват за древни срещи
Niko Kolev
"Ад" на Данте описва удар на астероид 500 години преди съвременната наука