Naukowcy z RIKEN Center for Emergent Matter Science w Japonii opracowali nowy rodzaj plastiku, który może zrewolucjonizować walkę z zanieczyszczeniem oceanów.
Ten innowacyjny materiał jest nie tylko wytrzymały i funkcjonalny, ale także całkowicie rozkłada się w wodzie morskiej w ciągu jednej nocy, nie pozostawiając po sobie mikroplastiku.
Problem mikroplastików w oceanach
Tradycyjne tworzywa sztuczne, choć niezwykle trwałe i wszechstronne, stanowią poważne zagrożenie dla środowiska. Ich długowieczność sprawia, że odpady plastikowe gromadzą się w ekosystemach morskich, gdzie z czasem rozpadają się na mikroskopijne cząsteczki zwane mikroplastikiem.
Te drobne fragmenty są trudne do usunięcia i mogą być spożywane przez organizmy morskie, co prowadzi do zaburzeń w łańcuchu pokarmowym i negatywnie wpływa na zdrowie ludzi.
Nowe podejście do biodegradowalnych tworzyw sztucznych
W odpowiedzi na ten problem, zespół naukowców pod kierownictwem Takuzo Aidy skupił się na stworzeniu supramolekularnych plastików – polimerów, których struktury są utrzymywane przez odwracalne interakcje. Nowy materiał powstał poprzez połączenie dwóch jonowych monomerów, które tworzą sieciowane mostki solne, zapewniając wytrzymałość i elastyczność.
Wstępne testy wykazały, że jeden z monomerów to powszechny dodatek do żywności – heksametafosforan sodu, a drugi to jeden z kilku monomerów opartych na jonach guanidyny. Oba monomery mogą być metabolizowane przez bakterie, co gwarantuje biodegradowalność plastiku po jego rozpuszczeniu.
Mechanizm degradacji w wodzie morskiej
Kluczowym odkryciem było to, że struktura mostków solnych w nowym plastiku jest stabilna w normalnych warunkach, ale ulega rozpadowi w obecności elektrolitów, takich jak te znajdujące się w wodzie morskiej. Oznacza to, że plastik pozostaje trwały podczas użytkowania, ale po dostaniu się do oceanu szybko się rozkłada, eliminując ryzyko powstawania mikroplastiku.
Potencjalne zastosowania i korzyści
Nowy plastik wykazuje szereg pożądanych cech, takich jak nietoksyczność, niepalność oraz możliwość przekształcania w temperaturach powyżej 120°C, podobnie jak inne termoplastyki. Różne typy monomerów guanidyny pozwalają na uzyskanie plastików o zróżnicowanej twardości i wytrzymałości na rozciąganie, porównywalnych lub nawet przewyższających tradycyjne tworzywa sztuczne.
Oznacza to, że nowy plastik może być dostosowany do różnych potrzeb – od twardych, odpornych na zarysowania materiałów, po elastyczne, przypominające gumę tworzywa.
Dodatkowo, testy wykazały, że po rozpuszczeniu plastiku w wodzie morskiej można odzyskać 91% heksametafosforanu i 82% guanidyny w postaci proszków, co wskazuje na łatwość i efektywność recyklingu. W glebie, arkusze nowego plastiku ulegały całkowitemu rozkładowi w ciągu 10 dni, dostarczając glebie fosforu i azotu, działając podobnie do nawozu.
Krok w stronę zrównoważonej przyszłości
Opracowanie tego nowego rodzaju plastiku stanowi znaczący krok w kierunku redukcji zanieczyszczenia oceanów i ochrony ekosystemów morskich.
Dzięki swojej zdolności do szybkiego rozkładu w wodzie morskiej bez tworzenia mikroplastiku, materiał ten może znaleźć szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, przyczyniając się do budowy bardziej zrównoważonej przyszłości.