Τα πλαστικά βρίσκονται παντού, από τις συσκευασίες και τα ρούχα μέχρι τα αυτοκίνητα και τις ιατρικές συσκευές. Αλλά η ανθεκτικότητά τους έχει κόστος: Όταν διασπώνται, απελευθερώνουν μικροπλαστικά – μικροσκοπικά σωματίδια πλάτους μικρότερου των 5 χιλιοστών – που μολύνουν τους ωκεανούς, βλάπτουν τη θαλάσσια ζωή και διεισδύουν στην τροφική αλυσίδα. Ερευνητές από το Κέντρο RIKEN Center for Emergent Matter Science στην Ιαπωνία μπορεί να έχουν βρει μια λύση.

Μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Takuzo Aida ανέπτυξε ένα νέο είδος πλαστικού που είναι ισχυρό, ευέλικτο και βιοδιασπώμενο. Το πιο σημαντικό είναι ότι διαλύεται στο θαλασσινό νερό, σύμφωνα με τα όσα υποστηρίζουν στη δημοσίευσή τους στο Science.

Οι άνθρωποι δεν τα καταφέρνουμε καθόλου καλά με την ανακύκλωση πλαστικού. Ακόμα και τώρα, μετά από τόσα χρόνια, ανακυκλώνουμε λιγότερο από το 10% του πλαστικού παγκοσμίως, και συνεχίζουμε να το παράγουμε όλο και περισσότερο.

Δεν είμαστε μόνο κακοί στην ανακύκλωση του πλαστικού που μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί, αλλά ένα μεγάλο μέρος της παραγωγής πλαστικού είναι απλά μη ανακυκλώσιμο. Έτσι, έχουμε κολλήσει με ένα αίνιγμα: Θέλουμε να χρησιμοποιούμε περισσότερο πλαστικό και όμως δεν μπορούμε να το διαθέσουμε με αξιοπρεπή τρόπο. Τι μπορούμε λοιπόν να κάνουμε;

Λοιπόν, μια προσέγγιση είναι να αναζητήσουμε τη βοήθεια των βακτηρίων.

Πολλαπλές ομάδες ερευνητών εργάζονται πάνω σε βακτήρια που θα μπορούσαν να αποσυνθέσουν και ουσιαστικά να εξαλείψουν το πλαστικό από το περιβάλλον. Υπάρχει μεγάλη πρόοδος στον τομέα αυτό, αλλά η κλιμάκωση της προσέγγισης είναι πολύ δύσκολη.

Μια άλλη ιδέα είναι να γίνει το πλαστικό βιοδιασπώμενο – σε αυτό επικεντρώθηκε η νέα έρευνα.

Διαβασε ακομα

Ήρθε η ώρα να μιλήσουμε για τα πλαστικά σου: Τα 5 αντικείμενα που χρησιμοποιείς και πνίγουν τον πλανήτη

Ένα πλαστικό που λιώνει στο νερό

Ενώ υπάρχουν ήδη κάποια βιοδιασπώμενα πλαστικά, συχνά αποτυγχάνουν σε θαλάσσια περιβάλλοντα. Για παράδειγμα, το πολυγαλακτικό οξύ (PLA), ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο βιοδιασπώμενο πλαστικό, δεν διαλύεται στο θαλασσινό νερό, με αποτέλεσμα να είναι ευάλωτο στο να συμβάλει στη ρύπανση από μικροπλαστικά. Αυτός ο περιορισμός έχει οδηγήσει τους επιστήμονες στην αναζήτηση υλικών που είναι ταυτόχρονα βιώσιμα και αποτελεσματικά σε όλα τα περιβάλλοντα.

Ο Aida και η ομάδα του στράφηκαν προς την υπερμοριακή χημεία – έναν αναδυόμενο τομέα της χημείας που ασχολείται με μόρια που συνδέονται με σχετικά ασθενείς δυνάμεις.

Δημιούργησαν ένα πολυμερές που συγκρατείται από αναστρέψιμες αλληλεπιδράσεις που ονομάζονται γέφυρες άλατος. Αυτές οι δικτυωμένες δομές δίνουν στο πλαστικό την αντοχή και την ευελιξία του, αλλά έχουν επίσης ένα μοναδικό τρωτό σημείο: Το αλμυρό νερό. Όταν εκτίθενται σε ηλεκτρολύτες που βρίσκονται στο θαλασσινό νερό, οι γέφυρες άλατος αποσταθεροποιούνται, επιτρέποντας στο πλαστικό να διαλυθεί στα συστατικά του μόρια.

«Ενώ η αντιστρεπτή φύση των δεσμών στα υπερμοριακά πλαστικά θεωρούνταν ότι τα καθιστούσε αδύναμα και ασταθή», λέει ο Aida, «τα νέα μας υλικά είναι ακριβώς το αντίθετο».

Στο νερό της θάλασσας, το νέο πλαστικό αρχίζει να διασπάται μέσα σε λίγες ώρες. Το πράγμα γίνεται ακόμη καλύτερο: Στο έδαφος, τα φύλλα πλαστικού αποσυντίθενται σε 10 ημέρες και λειτουργούν ως λίπασμα του εδάφους.

Διαβασε ακομα

Το πράσινο ξέπλυμα και η υποκρισία των εταιρειών που παράγουν πλαστικά

Η χημεία πίσω από αυτό

Οι ερευνητές πέτυχαν αυτό το επίτευγμα συνδυάζοντας δύο ιοντικά μονομερή. Το ένα είναι το εξαμεταφωσφορικό νάτριο, μια ένωση ασφαλής για τα τρόφιμα, και το άλλο είναι ένα μονομερές με βάση ιόντα γουανιδινίου. Μαζί, αυτά τα συστατικά σχηματίζουν ένα σταθερό, μορφοποιήσιμο υλικό όταν το υποπροϊόν του θειικού νατρίου απομακρύνεται κατά την παραγωγή.

Χωρίς αυτό το στάδιο αφαλάτωσης, το υλικό που προκύπτει είναι εύθραυστο και ακατάλληλο για χρήση. Αλλά όταν υποστεί κατάλληλη επεξεργασία, το αποξηραμένο πλαστικό -που ονομάζεται αλκυλικό SP2- εμφανίζει ιδιότητες συγκρίσιμες με τα παραδοσιακά πλαστικά. Αυτό το καθιστά ευέλικτο για διάφορες εφαρμογές, ενώ διατηρεί την ικανότητα να αποικοδομείται με ασφάλεια στον ωκεανό.

Το νέο πλαστικό δεν είναι απλώς βιοδιασπώμενο, αλλά και προσαρμόσιμο. Τροποποιώντας τον τύπο του θειικού άλατος που χρησιμοποιείται στη διαδικασία κατασκευής, οι ερευνητές δημιούργησαν εκδόσεις με διαφορετικά επίπεδα σκληρότητας, ευκαμψίας και αντοχής σε εφελκυσμό. Αυτές οι παραλλαγές επιτρέπουν στο υλικό να εξυπηρετεί πολλαπλούς σκοπούς, από επιφάνειες ανθεκτικές στις γρατζουνιές μέχρι καουτσούκ που μοιάζει με σιλικόνη. Βασικά, έχει όλη την ευελιξία που έχουμε συνηθίσει να περιμένουμε από τα πλαστικά.

Επιπλέον, το πλαστικό είναι μη τοξικό, μη εύφλεκτο και δεν εκπέμπει διοξείδιο του άνθρακα κατά τη διάσπασή του. Μπορεί επίσης να αναδιαμορφωθεί σε θερμοκρασίες άνω των 120°C, παρόμοια με άλλα θερμοπλαστικά. Αυτό το καθιστά κατάλληλο για βιομηχανίες όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση, οι ιατρικές συσκευές και τα καταναλωτικά αγαθά.

Είναι ακόμη και ανακυκλώσιμο, αν αυτό καταστεί σχετικό. Όταν διαλύεται σε θαλασσινό νερό, τα συστατικά του πλαστικού μπορούν να ανακτηθούν και να επαναχρησιμοποιηθούν. Σε δοκιμές, η ομάδα ανέκτησε το 91% του εξαμεταφωσφορικού και το 82% των μονομερών του γουανιδινίου. Αυτή η αποτελεσματική διαδικασία ανακύκλωσης μειώνει τα απόβλητα και ενθαρρύνει την κυκλική χρήση.

Διαβασε ακομα

Η λύση για τα πλαστικά μιας χρήσης είναι εδώ και δεν τη λες και τρελή

Μπορούμε να προσαρμόσουμε αυτό το πλαστικό;

Οι επιπτώσεις αυτής της ανακάλυψης είναι τεράστιες. Τα θαλάσσια περιβάλλοντα, συχνά ο τελικός προορισμός των πλαστικών αποβλήτων, θα μπορούσαν να δουν μια δραματική μείωση της ρύπανσης. Κάθε χρόνο πετάμε περίπου 11 εκατομμύρια μετρικούς τόνους πλαστικών στους ωκεανούς μας, οι οποίοι θα μπορούσαν να μειωθούν σημαντικά με αυτό το νέο πλαστικό.

Οι βιομηχανίες θα μπορούσαν να υιοθετήσουν αυτό το υλικό για αντικείμενα μιας χρήσης, όπως οι συσκευασίες, οι οποίες επί του παρόντος αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό μέρος του πλαστικού που καταλήγει στους ωκεανούς. Οι προσαρμόσιμες ιδιότητες ανοίγουν επίσης πόρτες για εξειδικευμένες χρήσεις, όπως ιατρικά εμφυτεύματα ή βιοδιασπώμενα δίχτυα αλιείας.

Ωστόσο, η έρευνα βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο.

Οι διαδικασίες παραγωγής πρέπει να κλιμακωθούν και να βελτιωθούν για να ανταγωνιστούν το χαμηλό κόστος των συμβατικών πλαστικών. Η δημόσια και βιομηχανική αποδοχή θα παίξει επίσης ρόλο, απαιτώντας σαφή επικοινωνία σχετικά με τα οφέλη και τους περιορισμούς του υλικού. Βασικά, η τιμή αυτού του νέου πλαστικού πρέπει να είναι συγκρίσιμη, διαφορετικά πολλές εταιρείες απλώς δεν θα στραφούν σε αυτό. Τελικά, αυτό το κόστος και η επεκτασιμότητα καταλήγουν να είναι τα μεγαλύτερα εμπόδια στην ανάπτυξη βιώσιμων εναλλακτικών πλαστικών.

Ωστόσο, δεν έχουμε την πολυτέλεια να το καθυστερούμε όλο και περισσότερο.

Η πλαστική ρύπανση είναι ένα από τα πιο πιεστικά περιβαλλοντικά ζητήματα της εποχής μας και η επίλυσή του απαιτεί καινοτόμες λύσεις. Ο Aida και η ομάδα του έχουν κάνει ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός. Έχουμε την επιστημονική βάση για καλύτερα, πιο βιώσιμα υλικά.

Με πληροφορίες από ZME Science