Новости

«Первый пластик, продемонстрировавший, что он не образует микропластик», прошел испытания

"Первый пластик, продемонстрировавший, что он не образует микропластик, прошел испытания

Даже если пластик, полученный из водорослей, измельчен в микрочастицы, он биоразлагается в компосте и воде менее чем за семь месяцев, сообщает новое исследование. Исследователи надеются, что их пластик в конечном итоге заменит существующие пластики на основе нефти, которые вызывают обеспокоенность из-за их воздействия на здоровье и окружающую среду.

В последние годы было много разговоров и исследований о микропластике, крошечных, почти неразрушимых фрагментах повседневных пластиковых изделий. Большая часть этих исследований была сосредоточена на разработке способов сбора и удаления микропластика из окружающей среды, чтобы предотвратить проблемы со здоровьем, которые они могут вызвать.

В новом исследовании исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) и материаловедческой компании Algenesis подошли к проблеме с другой стороны, разработав полимер растительного происхождения, который биоразлагается, даже когда его измельчают в микропластик. менее чем за семь месяцев.

«Мы только начинаем понимать последствия микропластика», — сказал Майкл Буркарт, профессор химии и биохимии Калифорнийского университета в Сан-Диего, соучредитель Algenesis и один из авторов исследования. . «Мы пытаемся найти замену уже существующим материалам и убедиться, что эти замены будут биоразлагаться в конце срока службы, а не накапливаться в окружающей среде. Это непросто».

Биодеградация — это процесс, при котором микробы расщепляют полимеры на более простые молекулы. Для этого необходимо, чтобы полимер содержал химические связи, которые физически доступны для ферментов, разлагающих пластик, которые производят микробы, и чтобы эти микробы могли потреблять молекулы, высвобождаемые при распаде полимера. Примечание: все пластмассы являются полимерами, но не все полимеры являются пластиками.

«Когда мы впервые создали эти полимеры на основе водорослей около шести лет назад, мы всегда намеревались сделать их полностью биоразлагаемыми», — сказал Роберт Помрой, также профессор химии и биохимии, соучредитель Algenesis и автор исследования. «У нас было много данных, позволяющих предположить, что наш материал исчезает в компосте, но мы впервые измеряем его на уровне микрочастиц».

Несколько лет назад проект Помроя, Буркарта и профессора молекулярной биологии Стивена Мэйфилда по превращению водорослей в топливо превратился в поиски высокоэффективного биоразлагаемого полиуретана. Учитывая, что пластмассы производятся из нефти, а нефть получается из водорослей (в конце концов, это всего лишь ископаемое масло водорослей), исследователи приступили к производству пластмасс непосредственно из масла водорослей? Полученный полимер на основе водорослей, получивший название TPU-FC1, был использован для создания первой в мире биоразлагаемой обуви. Помрой даже написал книгу о своем материале на основе водорослей.

В текущем исследовании исследователи использовали ленточную шлифовальную машину с наждачной бумагой зернистостью 80 для создания микропластика из различных материалов, включая TPU-FC1. Для каждого материала использовались разные ленточные шлифовальные машины, чтобы предотвратить перекрестное загрязнение. Они использовали различные методы, чтобы проверить, переваривают ли микробы микропластик.

Во-первых, микропластик был помещен в компост, который естественным образом содержит микробы, в тех же условиях, которые существуют в домашнем компосте. Через 90 дней исследование образцов компоста показало снижение микрочастиц ТПУ-FC1 на 68%, тогда как количество микрочастиц ЭВА практически не изменилось. Через 200 дней количество частиц микропластика в образце TPU-FC1 показало общее снижение на 97 % по сравнению с исходным (количество EVA не изменилось).

"Первый пластик, продемонстрировавший, что он не образует микропластик, прошел испытания

Подсчет частиц микропластика нефтяного (EVA) и растительного происхождения (TPU-FC1) показывает, что с течением времени этиленвинилацетаты практически не подвергаются биоразложению, в то время как ТПУ практически исчезли к дню 200SC Сан-Диего

Параллельный набор образцов с идентичным микропластиком и компостом использовался для отслеживания уровня углекислого газа (CO2), измеренного с помощью респирометра. Когда микробы расщепляют компост, они выделяют газ. Образцы, содержащие только целлюлозу, служили внутренним контролем для мониторинга фонового «выделения CO2» — измерения микробной активности в компосте. Целлюлоза достигла 75% выделения CO2 в течение 45 дней, что указывает на то, что компост был достаточно активным. Как и ожидалось для небиоразлагаемого материала, микрочастицы ЭВА не показали выделения CO2 в течение 200-дневного эксперимента. Микропластик TPU-FC1 продемонстрировал значительную биодеградацию, достигнув 76% выделения CO2 за 200 дней. Таким образом, респирометрия подтвердила биоразлагаемость TPU-FC1 и продемонстрировала, что одним из результатов этого биоразложения является преобразование углерода из микропластика в CO2.

Поскольку пластик не растворяется в воде и не плавает, его можно легко собрать с поверхности воды, поэтому затем команда протестировала микропластик, добавив его в воду. С интервалом в 90 и 200 дней было восстановлено почти 100% микропластика EVA, то есть ни один из них не подвергся биологическому разложению. Напротив, через 90 дней было восстановлено только 32% микрочастиц TPU-FC1, а через 200 дней было восстановлено только 3%, что указывает на то, что 97% подверглись биоразложению.

Химический анализ пластика на основе водорослей выявил наличие мономеров, использованных для изготовления пластика, что указывает на то, что полимер расщепился до исходных растительных материалов. Дальнейший анализ выявил бактерии, способные использовать TPU-FC1 в качестве источника углерода, и подтвердил, что они способны его расщеплять.

«Этот материал — первый пластик, продемонстрировавший, что он не создает микропластик при его использовании». сказал Стивен Мэйфилд, другой из авторов исследования. «Это больше, чем просто устойчивое решение для жизненного цикла конечного продукта и наших переполненных свалок. На самом деле это пластик, от которого мы не заболеем».

Создание биоразлагаемого пластика с использованием обычного производственного оборудования было сложной задачей, но Algenesis добивается прогресса. Компания сотрудничает с Trelleborg по производству тканей с покрытием и RhinoShield по производству чехлов для мобильных телефонов.

«Когда мы начали эту работу, нам сказали, что это невозможно», — сказал Буркарт. «Сейчас мы видим другую реальность. Нам предстоит проделать большую работу, но мы хотим дать людям надежду. Это возможно».

Результат исследования был опубликован в журнале Scientific Reports.

Источник

Нажмите, чтобы оценить статью
[Итого: 0 Среднее значение: 0]

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Кнопка «Наверх»