Istraživači sa Univerziteta Sao Paulo (USP) u Brazilu razvili su novo rešenje zasnovano na nanotehnologiji za uklanjanje mikro- i nanoplastike iz vode. Njihovo istraživanje objavljeno je u časopisu Micron.
Sićušne plastične čestice danas su sveprisutne u svetu i mogu trenutno biti jedan od najvažnijih ekoloških problema, nakon klimatske vanredne situacije i ubrzanog izumiranja vrsta i ekosistema.
Mikroplastika se nalazi u zemljištu, vodi i vazduhu, te u telima životinja i ljudi. Oni potiču od svakodnevnih potrošnih dobara i od habanja većih materijala. Nalaze se svuda i u svakoj sredini. Glavni izvor je voda koja se koristi za pranje odeće od sintetičkih vlakana. Mikroplastika trenutno ne može da se filtrira iz otpadnih voda i na kraju prodre u tlo, podzemne vode, reke, okeane i atmosferu.
Definisana kao fragmenti do 1 milimetra, sama mikroplastika je dobro identifikovan i vidljiv problem. Nanoplastika je, međutim, hiljadu puta manja i pokazuje se još podmukijom opasnošću, jer može proći kroz ključne biološke barijere i doći do vitalnih organa. Nedavna studija, na primer, otkrila je njihovo prisustvo u ljudskom mozgu.
„Nanočestice nisu vidljive golim okom niti se mogu otkriti korišćenjem konvencionalnih mikroskopa, tako da ih je veoma teško identifikovati i ukloniti iz sistema za prečišćavanje vode“, rekao je Henrikue Eisi Toma, profesor na Institutu za hemiju (IK-USP) i poslednji autor Mikronovog članka.
Procedura razvijena u USP koristi magnetne nanočestice funkcionalizovane polidopaminom, polimerom dobijenim od dopamina, neurotransmitera prisutnog u ljudskom organizmu. Ove nanočestice se mogu vezati za mikro- i nanoplastični otpad, a kombinovane čestice se zatim mogu ukloniti iz vode primenom magnetnog polja.
„Polidopamin je supstanca koja oponaša adhezivna svojstva dagnji, koje se veoma čvrsto drže za mnoge površine. Čvrsto prijanja za delove plastike u vodi i omogućava magnetnim nanočesticama da ih zahvate. Ovaj nepoželjni materijal se zatim može ukloniti iz vode pomoću magnet“, rekao je Toma.
Proces se već pokazao efikasnim za uklanjanje mikro- i nanoplastike iz vode, posebno u sistemima za tretman. Međutim, istraživačka grupa takođe ima za cilj da ih razgradi koristeći specifične enzime kao što je lipaza, koja može razgraditi polietilen tereftalat (PET) na njegove osnovne komponente. Primena enzima razlaže PET i drugu plastiku koja se široko koristi u manje molekule, koji se mogu ponovo koristiti za proizvodnju plastičnih materijala.
„Naš cilj nije samo da uklonimo plastiku iz vode, već i da doprinesemo njenoj reciklaži na održiv način“, rekao je Toma.
PET je sirovina za plastične boce i druge predmete. To je veliki zagađivač, ne samo zato što se njegovom degradacijom stvara tereftalna kiselina (C 6 H 4 (COOH) 2 ) i etilen glikol (C 2 H 4 (OH) 2 ), od kojih su oba toksična.
„Lipaza razlaže PET u ove početne monomerne oblike, koji se mogu ponovo koristiti za sintetizaciju novih PET-ova. Naša studija se fokusirala na PET, ali drugi istraživači mogu uključiti druge specifične enzime za obradu različite plastike, kao što su poliamid ili najlon, na primer“, on rekao je.
U studiji koju je vodio Toma, magnetne nanočestice oksida gvožđa (II, III) ili crnog oksida gvožđa (Fe 3 O 4 ), sintetizovane su koprecipitacijom i kasnije obložene polidopaminom (PDA) delimičnom oksidacijom dopamina u blagoj alkalni rastvor da se formira Fe 3 O 4 @PDA. Lipaza je imobilizovana na ovom supstratu. Hiperspektralna Raman mikroskopija je korišćena za praćenje sekvestracije i degradacije plastike u realnom vremenu.
Termin „plastika“ se odnosi na široku lepezu sintetičkih ili polusintetičkih polimera, od kojih je većina izvedena iz fosilnih goriva. Njihova savitljivost, fleksibilnost, mala težina, izdržljivost i niska cena osigurali su njihovo prisustvo u bezbroj proizvoda koji se koriste u svakodnevnom životu. Zabrinutost u vezi sa ostacima i otpadom koji nastaje ovom veoma intenzivnom upotrebom dovela je do traženja alternativa, kao što je bioplastika. Umesto neobnovljivih petrohemikalija, bioplastika se dobija iz obnovljivih i biorazgradivih izvora.
„To je dobra ideja, ali pre nego što se potpuno razgradi, bioplastika se takođe fragmentira i formira mikro- ili nanoplastiku. Pošto su biokompatibilni, oni su još podmukliji jer mogu direktnije komunicirati sa našim organizmima i pokrenuti biološke reakcije“, rekao je Toma.
Još jedna zabrinjavajuća informacija koju je dao Toma je da flaširana mineralna voda može biti čak i više kontaminirana bioplastikom nego tretirana voda za piće koju konzumiramo u našim domovima.
„Obrađena voda za piće prolazi kroz procese kao što su filtracija, koagulacija i flotacija kako bi se eliminisala većina ostataka, dok mineralna voda, koja je na neki način bolja – lakša je, sadrži više soli i ima bolji ukus, na primer – nije obrađena ni u jednom od ovih jer bi to uništilo njegove osobine ako je životna sredina iz koje je sakupljena kontaminirana bioplastikom, ove čestice će doći do potrošača“, rekao je on.
Sve u svemu, izazov je zastrašujući i nema očiglednih odgovora. Nanotehnologija koju su predstavili Toma i saradnici nudi obećavajuće rešenje za problem čiji puni obim tek počinje da se razume. On poziva druge istraživače da istraju u potrazi za rešenjima i apeluje na javne administratore da ozbiljno shvate problem.
