Naučnici sa Okeanografske institucije Vood Hole (VHOI) godinama rade na tome da otkriju koje vrste plastike imaju najkraći i najduži životni vek u okeanu i koje vrste plastičnih proizvoda, poput slamki i omotača hrane, najčešće doprinose nastanku zagađenja.
S obzirom da se razvija više biorazgradivih materijala, poput celuloznog diacetata (CDA) — polimera nalik plastici koji se dobija od drvene pulpe — istraživači se utrkuju da osiguraju da mogu da zamene tradicionalnu plastiku bez nanošenja štete okeanskom okruženju.
Sada, nakon godina testiranja, otkriveno je da je nova verzija CDA najbrži degradirajući bioplastični materijal testiran u morskoj vodi – i obećavajuća je zamena za druge plastične materijale od pene, kao što je stiropor, koji se može zadržati u životnoj sredini dugi niz godina.
U radu objavljenom u ACS Sustainable Chemistri & Engineering, naučnici VHOI Brajan Džejms, Kolin Vord, Kris Redi, Jančen San i Kali Pejt, otkrili su da dodavanje malih pora – zvanih penjenje – CDA materijalu čini da se on razgradi 15 puta brže od čvrstog CDA. , pa čak i brže od papira.
„Ono što me najviše uzbuđuje u ovoj studiji je njena translaciona priroda. Ova studija je kulminacija višegodišnjeg istraživanja fokusiranog na razumevanje osnovnih kontrola biorazgradnje CDA u okeanu“, rekao je Vord, viši autor studije. On i VHOI tim udružili su se sa naučnicima iz kompanije za proizvodnju bioplastike Eastman, koji su doprineli kao koautori i obezbedili materijale za studiju.
„Preveli smo osnovno znanje u dizajn novog materijala koji istovremeno zadovoljava potrebe potrošača i degradira u okeanu brže od bilo kog drugog plastičnog materijala za koji znamo, čak i brže od papira. To je sjajna priča o uspehu u oblasti koja se često fokusira na negativne aspekte zagađenja plastikom, a ne da rade na rešenju problema“, dodao je Vord.
Studija je uključivala praćenje i penušavog CDA i čvrstog CDA u rezervoaru morske vode koja neprekidno teče iz Martha’s Vineiard Sounda, u specijalno dizajniranoj laboratoriji u VHOI. Istraživači takođe kontrolišu temperaturu, izloženost svetlosti i druge varijable životne sredine kako bi oponašali prirodno morsko okruženje.
„Korišćenje rezervoara za morsku vodu neprekidnog protoka omogućava nam da u laboratoriju unesemo dinamiku mikrobno aktivnog okeana. Okean se stalno menja, i bilo je važno da repliciramo ovo okruženje tako što smo dopunili mikrobe i hranljive materije, što je omogućilo mnogo realističniji eksperiment po životnu sredinu. “, objasnio je glavni autor Džejms. Nakon 36 nedelja, tim je otkrio da su CDA pene izgubile 65–70% svoje prvobitne mase.
U prethodnoj studiji koristeći svoj dinamički rezervoar za morsku vodu, istraživači su testirali slamke napravljene od standardne plastike, papira, čvrste CDA i penaste CDA, i otkrili da se čvrsta CDA i papirna slamka najbrže smanjuju u masi.
Naučnici su zatim uporedili dve slamke napravljene od CDA, jednu napravljenu od čvrstog CDA i jednu od penaste CDA, i otkrili da je stopa razgradnje penaste slamke bila 190% brža od njene čvrste, što je rezultiralo kraćim projektovanim životnim vekom životne sredine od papirnih slamki. .
„Kao naučnik i inženjer materijala, bilo je uzbudljivo pokazati da pene mogu biti materijalno efikasne, što znači da postižu funkcionalnost koristeći najmanju moguću količinu materijala, smanjujući troškove i mnoge uticaje na životnu sredinu“, rekao je Džejms. „Pored toga, kada su napravljeni od biorazgradive plastike, mogu biti jedan od najmanje postojanih oblika materijala.“
Zamena plastike od stiropora i plastike za jednokratnu upotrebu, kao što su kontejneri za poneti koji rutinski cure u okean i nisu biorazgradivi, jedna je od najhitnijih upotreba ovog materijala, prema autorima studije.
Penasti CDA proizvodi već ulaze na tržište sa Eastman-om koji je lansirao kompostabilnu, laganu tacnu napravljenu od penaste CDA, dizajniranu da zameni plastične tacne koje se koriste u postojećoj industrijskoj ambalaži za hranu.
„Partnerstvo između industrije i akademske zajednice je od suštinskog značaja za ubrzavanje rešenja za najhitnije globalne izazove, gde akademska zajednica može da pruži jedinstven uvid, a industrijski partneri mogu da koriste te uvide za razvoj rešenja u velikom obimu“, rekao je Džef Karbek, potpredsednik korporativnih inovacija kompanije Eastman .
„Tako funkcioniše naša saradnja sa VHOI; oni su značajno proširili naše razumevanje o tome kako se naši komercijalni i razvojni materijali degradiraju.“
Carbeck je istakao da ova studija pokazuje potencijal koji CDA pena ima u pomaganju u rešavanju izazova sa plastičnim pakovanjem za jednokratnu upotrebu.
„Svojstva pene čine ih idealnim za mnoge primene u ambalaži i izolaciji, a ovo istraživanje pokazuje da će pene napravljene od biorazgradivih materijala brzo degradirati u morskom okruženju, ako slučajno tamo završe. Prihvatanje biorazgradivih materijala za potrošnu robu je kritično korak ka očuvanju naše životne sredine, smanjenju zagađenja plastikom i negovanju održivosti za buduće generacije“, rekao je on.
„Jedna od prednosti udruživanja sa industrijskim partnerom je ta što možemo osigurati da je nova tehnologija skalabilna. Jedan od kriterijuma prilikom dizajniranja novog materijala bio je da on mora da bude zamena za robu od stiropora po principu „ključ u ruke“, što znači da kompanije koje pretvaraju sirovi CDA u biorazgradivu penu ne moraju da ulažu u novu opremu“, objasnio je Vord.
„Unaprjeđenje nove plastike koja nije napravljena od fosilnih goriva, može se kompostirati i ne zadržava se u životnoj sredini jer zagađenje može biti pobeda za potrošače i životnu sredinu.“
