Walka z zanieczyszczeniem tworzywami sztucznymi toczy się na kilku frontach.
Obecnie większość tworzyw sztucznych wytwarzana jest zsubstancja chemiczna pochodząca z oleju. Jest przetwarzany w celu utworzenia silnych wiązań węglowych pomiędzy poszczególnymi monomerami, które łączą się w długie łańcuchy, tworząc polimer polipropylenowy. Takie procesy nie zachodzą w przyrodzie, dlatego bardzo trudno jest takie wiązania rozpadać się w ich naturalnym środowisku.
Wiele badań nad tworzywami sztucznymikoncentruje się na nowych metodach recyklingu, które mogą skuteczniej przerwać te łańcuchy i umożliwić ponowne wykorzystanie materiału. Jednocześnie niektórzy naukowcy dążą do stworzenia plastiku, który w całości nadaje się do recyklingu, na przykład z materiałów naturalnych i specjalnych enzymów, które rozkładają materiał po użyciu.
Oto pięć najbardziej obiecujących przełomów w dziedzinie zielonych tworzyw sztucznych.
Bioplastik z proszku drzewnego: rozkłada się w 3 miesiące
Połączony zespół z Uniwersytetu Yaleproszek drzewny i biodegradowalny rozpuszczalnik. W rezultacie naukowcy przekształcili odpady z tartaku w zawiesinę polimerów organicznych i celulozy z wiązaniami wodorowymi przeplatającymi się w nanoskali. Następnie w trakcie badania naukowcy wrzucili zawiesinę do bioplastu.
Następnie naukowcy przeprowadzili eksperyment.Zanurzyli arkusze bioplastiku w glebie, gdzie wiązania molekularne zaczęły się rozpadać w ciągu dwóch tygodni, a próbki uległy całkowitemu rozkładowi w ciągu trzech miesięcy. Bioplastik wykazywał również wysoką wytrzymałość mechaniczną, stabilność retencji płynów i odporność na promieniowanie UV.
Oprócz szybkiej degradacji biotworzywa można również przywrócić do pierwotnej postaci zawiesiny. Pozwala to na odzyskanie i ponowne użycie rozpuszczalnika.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmieZrównoważony rozwój przyrody.
Bioplastik z odpadów: biodegradowalny w 12 miesięcy
Naukowcy z Instytutu Systemów Produkcyjnych i Technologii Projektowania im Fraunhofer w Niemczech wykorzystywał odpady przemysłowe w postaci tłuszczów, które zawierają dużą ilość resztkowych minerałów.
W komorze fermentacyjnej modyfikowane genetycznieBakterie metabolizowały te minerały do biopolimeru, polihydroksymaślanu (PHB). Mikroby przechowywały go w swoich komórkach w postaci płynnej jako źródło energii.
Bakteryjne granulki polihydroksymaślanu
Fraunhofer IPK / Andy King
Po rozwiązaniu PHB,naukowcy zmieszali go z zastrzeżonymi dodatkami chemicznymi. Z ich pomocą PHB szybko się zestalił. Rezultatem jest poliester pochodzenia biologicznego. Autorzy opracowania wykazali, że materiał wykazuje właściwości zbliżone do właściwości polipropylenu.
Eksperymenty wykazały również, że jeśli poliester na bazie PHB zostanie umieszczony na zwykłym wysypisku, naturalne mikroorganizmy całkowicie go zniszczą w ciągu 6-12 miesięcy.
Wbudowane enzymy rozkładają materiał w ciągu kilku dni
Naukowcy z Berkeley Lab opracowali sposób osadzania niewielkich ilości komercyjnych enzymów bezpośrednio w samym plastiku, dzięki czemu materiał rozkłada się samoistnie, niezależnie od tego, gdzie się pojawią.
Jednocześnie, aby plastik pozostał stabilnyBadacze dodali do materiału czteromonomerowy losowy heteropolimer (RHP). Jego zadaniem jest rozproszenie enzymów w odległości kilku nanometrów od siebie.
Próbka nowego biodegradowalnego plastiku z wbudowanymi enzymami przed i podczas kompostowania
Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley
Rezultatem jest tworzywo sztuczne, które pozostaje stabilne przy regularnym użytkowaniu, ale zaczynaW swoich testach zespół odkrył, że moczenie plastiku w wodzie o temperaturze pokojowej przez trzy miesiące nie spowodowało jego rozkładu .Proces rozpoczyna się dopiero wtedy, gdy temperatura nieznacznie wzrośnie.
W cieplejszej niż zwykle wodzie nowy plastik ulega całkowitemu zniszczeniu w ciągu kilku dni.
Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley
Zespół złożył już wniosek o patent na nowy biodegradowalny plastik i założył startup, który ma pomóc w jego komercjalizacji.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmieNatura.
Bioplastik roślinny: rozkłada się w ciągu 4 lat
NEC pracuje również nad formami przyjaznych dla środowiska tworzyw sztucznych i stworzył recepturęstworzenie materiału, który jest równie trwały jak tradycyjny plastik, ale znacznie bezpieczniejszy dla środowiska. Nowy materiał NeCycle składa się w 50% z celulozy pochodzącej z niejadalnych roślin, takich jak drewno i słoma.Autorzy opracowania zauważają, że można go stosować do formowania wtryskowego, podobnie jak konwencjonalne tworzywa sztuczne.
Firma NEC stworzyła nowy bioplastik w postaci granulek lub formowanych elementów do wszystkich rodzajów produktów
Daje mu to te same cechy, co w przypadkukonwencjonalne tworzywa sztuczne. Jednocześnie podczas jego tworzenia nie wykorzystuje się zasobów kopalnych, a także nie zanieczyszcza środowiska naturalnego, rozkładając się w ciągu około czterech lat. NEC powiedział, że jest gotowy do masowej produkcji NeCycle.
Plastik gnije w ciągu tygodnia w słońcu
Naukowcy z Chin stworzyli nowy rodzaj plastiku, który rozkłada się w ciągu zaledwie tygodnia pod wpływem światła słonecznego i tlenu.
Nowy materiał pojawił się przypadkiem, gdy autorbadania Liang Luo z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii Huazhong pracuje nad udoskonalonym typem czujnika chemicznego. Naukowiec zajmujący się materiałami opracował nową folię polimerową, która zmieniała kolor w zależności od poziomu pH. Proces ten był napędzany unikalną strukturą molekularną materiału: łańcuchy monomerów nadają filmowi ciemnoczerwony kolor i usuwają go, gdy te wiązania zostaną zerwane.
Dzięki eksperymentom swojego zespołu Luo odkrył:że ciemnoczerwony kolor filmu szybko zniknął, a sam materiał rozłożył się po kilku dniach na słońcu. Zerwanie tych więzi to właśnie wspólny cel badań nad przetwórstwem tworzyw sztucznych.
Plastik nie nadaje się do użytku w butelkachz sody lub toreb na zakupy, ponieważ szybko rozkłada się pod wpływem światła słonecznego i powietrza i rozkłada się całkowicie w ciągu tygodnia. Jednocześnie nie pozostawiając po sobie fragmentów mikroplastiku, które niszczą środowisko. Tam, gdzie nowy plastik przydaje się, jest w elastycznej elektronice lub smartfonie - tam będzie odizolowany od powietrza i światła przez całe życie.
Czytaj więcej
Japońscy naukowcy przedstawili metodę poruszania obiektów za pomocą fal dźwiękowych
Po raz pierwszy w historii 9 gwiazdek zniknęło w ciągu pół godziny i nie wróciło
Pojawiły się szczegółowe zdjęcia najbliższych nam galaktyk