Стаття від: 29 жовтня 2024 року
Нова біопластикова піна руйнується в морській воді в 15 разів швидше, пропонуючи можливе рішення проблеми забруднення океану, спричиненого пластиком, таким як пінопласт.
Науковці з Вудсгольського океанографічного інституту (WHOI) виявили нову версію діацетату целюлози (CDA) – біопластику, виготовленого з деревної целюлози – який розкладається швидше в морській воді, ніж будь-який інший біопластиковий матеріал, який вони перевірили, включаючи папір.
З’ясувалося, що шляхом додавання крихітних пор до структури CDA (процес, відомий як спінювання), отриманий матеріал руйнується в 15 разів швидше, ніж його тверда форма. Це відкриття, оприлюднене у ACS Sustainable Chemistry & Engineering (https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.4c05822) пропонує нові перспективні альтернативи традиційним пластиковим спіненим матеріалам, таким як пінополістирол, які можуть залишатися в навколишньому середовищі протягом багатьох років.
“Що мене найбільше вражає в цьому дослідженні, так це його прикладний характер,” – каже Collin Ward, головний автор дослідження. “Це дослідження є кульмінацією багаторічних досліджень, зосереджених на розумінні фундаментальних механізмів контролю за біологічним розкладанням CDA в океані.”
Команда WHOI співпрацювала з вченими з компанії Eastman, що виробляє біопластик, яка надала фінансування, виступила співавтором та надала матеріали для дослідження.
Біопластична піна швидко розкладається в морській воді, пропонуючи можливе рішення проблеми забруднення океану, спричиненого такими матеріалами, як полістирол. Фото Catherine Sheila.
“Ми втілили фундаментальні знання в дизайн нового матеріалу, який одночасно задовольняє потреби споживачів і розкладається в океані швидше, ніж будь-який інший відомий нам пластиковий матеріал, навіть швидше, ніж папір,” – каже Ward. “Це чудова історія успіху в сфері, яка часто фокусується на негативних аспектах пластикового забруднення, а не на пошуку шляхів вирішення проблеми.”
Дослідження включало моніторинг як спіненого, так і твердого CDA в резервуарі з морською водою, що безперервно протікає з затоки Мартас-Він’ярд Саунд, у спеціально обладнаній лабораторії в WHOI. Дослідники також контролювали температуру, освітленість та інші змінні навколишнього середовища, щоб імітувати природне морське середовище.
“Використання резервуарів з морською водою, що безперервно протікає, дозволяє нам перенести динаміку мікробіологічно активного океану в лабораторію», – каже Bryan James, провідний автор і науковець WHOI. “Океан постійно змінюється, і було важливо, щоб ми відтворили це середовище, поповнивши його мікробами і поживними речовинами, що зробило експеримент набагато більш екологічно реалістичним,”
Через 36 тижнів дослідники помітили, що піноматеріали CDA втратили 65-70 відсотків своєї початкової маси. У попередньому дослідженні (https://www.whoi.edu/press-room/news-release/some-plastic-straws-degrade-quicker-than-others-new-study-shows/) вони протестували соломинки зі звичайного пластику, паперу, твердого CDA та спіненого CDA у морській воді. Вони виявили, що соломка з твердого CDA та паперу руйнувалася найшвидше. Порівнюючи два типи соломинок CDA – тверду та спінену – спінена версія деградувала на 190% швидше, ніж тверда, що призвело до коротшого прогнозованого терміну служби в навколишньому середовищі, ніж у паперових соломинок.
“Як матеріалознавцю та інженеру, мені було цікаво продемонструвати, що пінопласт може бути ефективним матеріалом, тобто досягати функціональності, використовуючи найменшу можливу кількість матеріалу, знижуючи витрати та зменшуючи вплив на навколишнє середовище”, – говорить James. “Крім того, коли вони виготовляються з біорозкладних пластиків, вони можуть бути однією з найменш стійких форм матеріалу.”
Дослідження підкреслює, що заміна небіорозкладних пластиків, таких як пінополістирол та одноразові контейнери, які часто потрапляють в океан, є ключовим застосуванням спіненого CDA. Продукти зі спіненого CDA вже впроваджуються: компанія Eastman випускає(https://www.eastman.com/en/media-center/news-stories/2024/eastman-sealed-air-make-sustainable-food-storage-tray) легкий лоток, що компостується, для заміни пластикових лотків у пакуванні харчових продуктів.
“Властивості пінопластів роблять їх ідеально придатними для багатьох пакувальних та ізоляційних застосувань, і це дослідження показує, що пінопласти, виготовлені з біорозкладних матеріалів, швидко розкладаються в морському середовищі, якщо вони випадково туди потраплять”, – сказав Jeff Carbeck, віце-президент з корпоративних інновацій компанії Eastman. “Просування нових пластмас, які не виробляються з викопного палива, компостуються і не забруднюють навколишнє середовище, може бути виграшним для споживачів і навколишнього середовища.”
Посилання на оригінал статті: Scientists discover fastest degrading bioplastic in seawater
