Дослідники розробили пластик, який без шкоди розпадається у морській воді.

Вчені з Центру науки про нові матеріали RIKEN створили інноваційний вид пластику, який розпадається у морській воді без генерації мікропластику. Це відкриття може стати важливим кроком у боротьбі з забрудненням океанів.

Забруднення навколишнього середовища пластиком стало однією з найактуальніших екологічних загроз нашого часу. Задля зручності використання, пластик заполонив океани, створюючи небезпеку для морських мешканців та затримуючись у природних системах на багато років. Навіть після розпаду він перетворюється на мікропластик, який проникає в харчові ланцюги. Незважаючи на численні спроби з переробки, заборон та введення біорозкладних замінників, проблема мікропластикового забруднення залишається вкрай складною.

Проте дослідники, здається, виявили обнадійливе рішення — новий вид пластику, який не залишається в навколишньому середовищі. У статті, опублікованій в журналі Science, представлено "супрамолекулярні пластики" — матеріали, що без шкоди розчиняються в солоній воді. Ці пластику відрізняються міцністю, універсальністю та спеціально розроблені для розпаду при контакті з водами океану.

"З використанням цього інноваційного матеріалу ми розробили нову групу пластикових виробів, які вирізняються своєю міцністю та стабільністю, можуть бути перероблені, виконують різноманітні функції і, що особливо важливо, не спричиняють утворення мікропластикових частинок," — підкреслив Такузо Аїда з Центру emergent matter science RIKEN.

Новий тип пластику виготовляється із застосуванням двох ключових елементів. Першим є гексаметафосфат натрію, який часто використовується у виробництві харчових продуктів і миючих засобів. Другим компонентом є сульфат гуанідинію – сполука на основі солі. Коли ці два елементи взаємодіють у водному середовищі, вони формують щільну, взаємопов'язану структуру, що утримується завдяки молекулярним зв'язкам, відомим як "сольові містки". Після створення цієї структури матеріал можна висушити та перетворити на плівки, відливки або навіть складні тривимірні об'єкти з використанням технології 3D-друку.

Ця речовина має унікальну властивість: у солоній воді молекули втрачають свої зв’язки. Структура розпадається на безпечні елементи, які здатні засвоювати морські бактерії. У ході експериментів, тонкі плівки розчинялися протягом кількох годин, тоді як більш товсті зразки потребували кілька днів для повного розпаду.

На відміну від багатьох біорозкладних пластикових матеріалів, які потребують специфічних промислових умов або тривалого нагрівання для розкладання, цей пластик реагує на природне середовище, в яке найчастіше потрапляє — океан. Навіть поза водними просторами він розроблений таким чином, щоб поступово розпадатися, що запобігає утворенню тривалих відходів. Наприклад, коли його закопують у ґрунті, він природним чином розкладається на органічні сполуки, на відміну від традиційних пластикових матеріалів.

Додатково, цей новий матеріал характеризується нетоксичністю та негорючістю, що свідчить про відсутність викидів CO2. Він також може бути перетворений при температурах понад 120°C, подібно до інших термопластичних матеріалів.

Ці пластики не тільки екологічно чисті, а й надзвичайно міцні та універсальні. "Попри те, що існувала думка, що оборотні зв'язки в супрамолекулярних пластиках роблять їх вразливими та нестійкими, наші нові розробки підтверджують зворотне", - підкреслила Аїда.

Тестування продемонструвало, що цей матеріал демонструє таку ж ефективність, як і багато звичних пластикових варіантів, володіючи достатньою міцністю для витримування температурних і тискових навантажень. Його унікальна можливість до повторного використання та переробки робить його особливим серед інших аналогів. Науковці представили методику розчинення і відновлення основних елементів, які можуть бути використані для виготовлення нових пластиків. Цей підхід робить матеріал обіцяючим для реалізації концепції циркулярної економіки, де відходи зменшуються, а ресурси постійно переосмислюються.

Цей вид пластику має величезні можливості. Окрім використання у 3D-друку та медичних виробах, з нього можна створювати різноманітні повсякденні речі, включаючи упаковку для продуктів та одноразові контейнери, не згадуючи вже про пластикові пакети для покупок.

Хоча наука, що стоїть за супрамолекулярними пластиками, є надзвичайно інноваційною, впровадження цього матеріалу в широке використання потребуватиме часу та інвестицій. Виробничі системи потрібно адаптувати для його комерційного виробництва, а галузі, які покладаються на традиційні пластики, повинні побачити його цінність. Необхідно провести подальші випробування витрат та довговічності в екстремальних умовах, а політики мають втрутитися, щоб заохотити його впровадження.

Це відкриття демонструє значний поворот у нашому сприйнятті та створенні пластикових матеріалів. Розробляючи продукти, які можуть бути корисними лише протягом певного часу і потім безслідно зникати, дослідники змінюють наше розуміння відходів.