Koristimo plastiku u skoro svakom aspektu našeg života. Ovi materijali su jeftini za izradu i neverovatno stabilni. Problem nastaje kada završimo sa upotrebom nečeg plastičnog—to može da opstane u okruženju godinama. Vremenom, plastika će se raspasti na manje fragmente, nazvane mikroplastika, što može predstavljati značajnu zabrinutost za životnu sredinu i zdravlje.
Najbolje rešenje bi bilo da se umesto toga koristi plastika na biološkoj bazi koja se biorazgradi, ali mnoge od te bioplastike nisu dizajnirane da se razgrađuju u uslovima kompostiranja u dvorištu. Moraju se prerađivati u komercijalnim objektima za kompostiranje, koji nisu dostupni u svim regionima zemlje.
Tim predvođen istraživačima sa Univerziteta u Vašingtonu razvio je novu bioplastiku koja se razgrađuje u istoj vremenskoj skali kao i kora banane u kanti za kompost u dvorištu. Ova bioplastika je u potpunosti napravljena od praškastih ćelija plavo-zelenih cijanobakterija, inače poznatih kao spirulina. Tim je koristio toplotu i pritisak da formira prah spiruline u različite oblike, istu tehniku obrade koja se koristi za stvaranje konvencionalne plastike. Bioplastika tima UV ima mehanička svojstva koja su uporediva sa plastikom dobijenom od nafte za jednokratnu upotrebu.
Tim je objavio ove nalaze 20. juna u Naprednim funkcionalnim materijalima.
„Bili smo motivisani da stvorimo bioplastiku koja je i bio-proizvedena i biorazgradiva u našim dvorištima, a istovremeno se može preraditi, proširiti i reciklirati,“ rekla je viši autor Eleftheria Roumeli, docent za nauke o materijalima i inženjering UV.
„Bioplastika koju smo razvili, koristeći samo spirulinu, ne samo da ima profil razgradnje sličan organskom otpadu, već je u proseku 10 puta jača i čvršća od prethodno prijavljenih bioplastike spiruline. Ova svojstva otvaraju nove mogućnosti za praktičnu primenu spiruline -plastika na bazi plastike u različitim industrijama, uključujući ambalažu za hranu za jednokratnu upotrebu ili plastiku za domaćinstvo, kao što su boce ili poslužavniki.“
Istraživači su se odlučili da koriste spirulinu za proizvodnju bioplastike iz nekoliko razloga. Pre svega, može se uzgajati u velikim razmerama jer je ljudi već koriste za razne namirnice i kozmetiku. Takođe, ćelije spiruline sekvestriraju ugljen-dioksid dok rastu, čineći ovu biomasu ugljen-neutralnom ili potencijalno ugljen-negativnom sirovinom za plastiku.
„Spirulina takođe ima jedinstvena svojstva otporna na vatru“, rekao je glavni autor Hareesh Iier, student doktorskih studija nauke o materijalima i inženjerstvu UV.
„Kada je izložena vatri, odmah se samougasi, za razliku od mnogih tradicionalnih plastika koje se sagorevaju ili se topi. Ova karakteristika otpornosti na vatru čini plastiku na bazi spiruline povoljnom za aplikacije gde tradicionalna plastika možda nije prikladna zbog svoje zapaljivosti. Jedan primer bi mogao biti plastični regali u centrima podataka jer sistemi koji se koriste za održavanje servera hladnim mogu postati veoma vrući.“
Stvaranje plastičnih proizvoda često uključuje proces koji koristi toplotu i pritisak za oblikovanje plastike u željeni oblik. Tim UV je zauzeo sličan pristup sa svojom bioplastikom.
„To znači da ne bismo morali da redizajniramo proizvodne linije od nule ako želimo da koristimo naše materijale u industrijskim razmerama“, rekao je Rumeli. „Uklonili smo jednu od uobičajenih barijera između laboratorije i skaliranja kako bismo zadovoljili industrijsku potražnju. Na primer, mnoge bioplastike su napravljene od molekula koji se ekstrahuju iz biomase, kao što su morske alge, i mešaju se sa modifikatorima performansi pre nego što se bacaju u filmove . Ovaj proces zahteva da materijali budu u obliku rastvora pre livenja, a to nije skalabilno.“
Drugi istraživači su koristili spirulinu za stvaranje bioplastike, ali bioplastika istraživača UV je mnogo jača i čvršća od prethodnih pokušaja. Tim UV je optimizovao mikrostrukturu i vezivanje unutar ove bioplastike menjajući uslove njihove obrade – kao što su temperatura, pritisak i vreme u ekstruderu ili vrućoj presi – i proučavajući strukturna svojstva rezultujućih materijala, uključujući njihovu snagu, krutost i žilavost.
Ova bioplastika nije sasvim spremna da se poveća za industrijsku upotrebu. Na primer, iako su ovi materijali jaki, oni su i dalje prilično krti. Drugi izazov je to što su osetljivi na vodu.
„Ne biste želeli da na ove materijale pada kiša“, rekao je Ajer.
Tim se bavi ovim pitanjima i nastavlja da proučava fundamentalne principe koji određuju kako se ovi materijali ponašaju. Istraživači se nadaju da će dizajnirati za različite situacije, stvarajući asortiman bioplastike. Ovo bi bilo slično raznovrsnosti postojeće plastike na bazi nafte.
Novorazvijeni materijali se takođe mogu reciklirati.
„Biorazgradnja nije naš preferirani scenario na kraju životnog veka“, rekao je Rumeli. „Naša bioplastika spirulina se može reciklirati mehaničkom reciklažom, što je veoma dostupno. Ljudi, međutim, ne recikliraju često plastiku, tako da je dodatni bonus što se naša bioplastika brzo razgrađuje u okruženju“
