Поздоровайтесь с биоразлагаемыми микропластиками
Исследования показывают, что полимеры растительного происхождения могут исчезнуть в течение семи месяцев
Микропластик — это крошечные, почти неразрушимые фрагменты, которые остаются от обычных пластиковых изделий. По мере того, как мы узнаем больше о микропластиках, новости становятся все хуже. Уже хорошо изученный в наших океанах и почве, теперь мы обнаруживаем его в самых неожиданных местах: в наших артериях, легких и даже плаценте.
Для разрушения микропластика может потребоваться от 100 до 1000 лет, а тем временем наша планета и тела с каждым днем становятся все более загрязненными этими материалами.
Поиск жизнеспособных альтернатив традиционным пластмассам и микропластикам на нефтяной основе никогда не был так важен. Новое исследование ученых Калифорнийского университета в Сан-Диего и материаловедческой компании Algenesis показывает, что их полимеры растительного происхождения биоразлагаются — даже на уровне микропластика — менее чем за семь месяцев. Статья, авторами которой являются профессора, выпускники или бывшие научные сотрудники Калифорнийского университета в Сан-Диего, опубликована в Nature Scientific Reports.
“Мы только начинаем понимать значение микропластиков. Мы лишь поверхностно изучили воздействие на окружающую среду и здоровье ”, — заявил профессор химии и биохимии Майкл Буркарт, один из авторов статьи и соучредитель Algenesis. “Мы пытаемся найти замену уже существующим материалам и убедиться, что эти материалы будут биоразлагаться по истечении срока их службы, а не накапливаться в окружающей среде. Это непросто”.
“Когда мы впервые создали эти полимеры на основе водорослей около шести лет назад, нашим намерением всегда было, чтобы они были полностью биоразлагаемыми”, — сказал другой автор статьи, Роберт Померой, который также является профессором химии и биохимии и соучредителем Algenesis. “У нас было много данных, позволяющих предположить, что наш материал исчезает в компосте, но мы впервые измерили это на уровне микрочастиц ”.
Тестируем его
Чтобы проверить его способность к биологическому разложению, команда измельчила свой продукт до мелких микрочастиц и использовала три различных измерительных инструмента, чтобы подтвердить, что при помещении в компост материал переваривался микробами.
Первым инструментом был респирометр. Когда микробы расщепляют компост, они выделяют углекислый газ (CO2), который измеряет респирометр. Эти результаты были сопоставлены с разложением целлюлозы, которое считается промышленным стандартом 100% биоразлагаемости. Полимер на растительной основе почти на сто процентов соответствовал целлюлозе.
Затем команда использовала водную флотацию. Поскольку пластмассы не растворяются в воде и они плавают, их можно легко зачерпнуть с поверхности воды. С интервалом в 90 и 200 дней было извлечено почти 100% микропластика на нефтяной основе, что означает, что ни один из них не подвергся биологическому разложению. С другой стороны, через 90 дней было извлечено только 32% микропластика на основе водорослей, что свидетельствует о том, что более двух третей его подверглось биологическому разложению. Через 200 дней было восстановлено только 3%, что указывает на то, что 97% его исчезло.
Последнее измерение включало химический анализ с помощью газовой хроматографии / масс-спектрометрии (GCMS), который выявил присутствие мономеров, используемых для производства пластика, что указывает на то, что полимер расщеплялся до исходного растительного сырья. Сканирующая электронная микроскопия дополнительно показала, как микроорганизмы колонизируют биоразлагаемый микропластик во время компостирования.
“Этот материал — первый пластик, который, как было продемонстрировано, не создает микропластики при нашем использовании”, — сказал Стивен Мэйфилд, соавтор статьи, профессор Школы биологических наук и соучредитель Algenesis. “Это больше, чем просто экологичное решение для конечного жизненного цикла продукции и наших переполненных свалок. На самом деле это пластик, от которого не будет тошнить ”.
Создание экологически чистой альтернативы пластмассам на нефтяной основе — это только одна часть долгого пути к жизнеспособности. Постоянная проблема заключается в том, чтобы иметь возможность использовать новый материал на уже существующем производственном оборудовании, которое изначально создавалось для производства традиционных пластмасс, и здесь альгенезис делает успехи. Они сотрудничают с несколькими компаниями для производства продуктов, в которых используются полимеры растительного происхождения, разработанные в Калифорнийском университете в Сан-Диего, в том числе Trelleborg для использования в тканях с покрытием и RhinoShield для использования в производстве чехлов для мобильных телефонов.
“Когда мы начали эту работу, нам сказали, что это невозможно”, — заявил Буркарт. “Теперь мы видим другую реальность. Предстоит проделать большую работу, но мы хотим дать людям надежду. Это возможно ”.
Полный список авторов: Роберт С. Померой, Майкл Д. Буркарт, Стивен П. Мэйфилд (все Калифорнийский университет в Сан-Диего), Марко Н. Аллеманн, Марисса Тессман, Джейсен Рейндел, Гордон Б. Скофилд, Пейтон Эванс, Райан Симковский (все об альгенезе).
Это исследование было поддержано финансированием Министерства энергетики (DE-SC0019986 и DE-EE0009295).
Раскрытие информации: Буркарт, Мэйфилд и Померой являются соучредителями Algenesis Corporation и занимают долевые позиции в ней.