Ученые продвинулись в создании действительно компостируемого пластика

схожие новости

Менее 9% пластика перерабатывается в США, а большая часть оказывается на свалках или в окружающей среде. Биоразлагаемые пластиковые пакеты и контейнеры могут помочь, но если они не отсортированы должным образом, они могут загрязнить природу еще хуже, так как большинству биоразлагаемых пластиков требуются месяцы для распада, и когда это наконец произойдет, они образуют микропластик — крошечные кусочки пластика, которые могут оказаться в океанах и телах животных, в том числе и в нашем собственном.

Теперь ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики и Калифорнийского университета разработали ферментно-активируемый компостируемый пластик, который может уменьшить загрязнение микропластика и имеет большие перспективы для вторичной переработки пластмасс. Материал можно разбить на его строительные блоки, а затем преобразовать в новый компостируемый пластиковый продукт, утверждается в статье на сайте Лаборатории Беркли.

— В дикой природе ферменты являются тем, что природа использует для разложения элементов, и даже когда мы умираем, ферменты заставляют наши тела разлагаться естественным образом. Поэтому в рамках этого исследования мы спросили себя: «Как ферменты могут биоразлагать пластик, чтобы он стал частью природы?», — сказала старший автор Тин Сюй, являющаяся старшим научным сотрудником отделения материаловедения лаборатории Беркли и профессором химии, материаловедения и инженерии Калифорнийского университета.

Большинство используемых сегодня биоразлагаемых пластиков изготовлены из полимолочной кислоты (PLA), пластика на растительной основе, смешанного с кукурузным крахмалом. Существует также поликапролактон (PCL), биоразлагаемый полиэфир, который широко используется в биомедицинских целях, таких как тканевая инженерия.

Изображение микропластика на пляже

Но проблема с обычным биоразлагаемым пластиком заключается в том, что он неотличим от одноразового пластика, такого как пластиковая пленка, поэтому значительная часть этих материалов оказывается на свалках. И даже если биоразлагаемый пластиковый контейнер будет помещен на объект для органических отходов, он не может распасться так же быстро, как салат, который он когда-то содержал, поэтому в конечном итоге он загрязняет органические отходы, сказала соавтор Коринн Скоун, штатный научный сотрудник и заместитель директора отдела исследований.

Поэтому Сюй и ее команда решили использовать другой подход — «наноконфигурировать» ферменты в пластмассы. Поскольку ферменты являются частью живых систем, уловка заключалась в том, чтобы найти безопасное место в пластике, где ферменты будут бездействовать до позыва к действию.

В серии экспериментов Сюй и ее соавторы встроили следовые количества коммерческих ферментов Burkholderia cepacian липазы (BC-липаза) и протеиназы K в пластиковые материалы PLA и PCL. Ученые также добавили защитное средство для ферментов, называемое четырехмономерным статистическим гетерополимером, или RHP, чтобы помочь распределить ферменты на расстоянии нескольких нанометров друг от друга.

В результате ученые обнаружили, что обычная бытовая водопроводная вода или стандартные почвенные компосты превращают пластиковый материал с ферментами в его мономеры и удаляют микропластик всего за несколько дней или недель.

Модифицированный пластик (слева) разрушается всего через три дня (справа) в стандартном компосте и полностью через две недели

— Они также узнали, что прежде чем BC-липаза сможет преобразовать полимерную цепь в мономеры, она должна сначала захватить конец полимерной цепи. «Контролируя, когда липаза обнаруживает конец цепи, можно гарантировать, что материалы не разложатся, пока они не будут побуждены к действию горячей водой или компостной почвой», — пояснил Сюй.

Кроме того, они обнаружили, что эта стратегия работает только тогда, когда BC-липаза является нанодисперсной — в данном случае всего 0,02% по весу в блоке PCL — а не случайным образом подбрасывается и смешивается.

Промышленные ферменты могут стоить около 10 долларов за килограмм, но этот новый подход только добавит несколько центов к стоимости производства килограмма смолы, потому что количество необходимых ферментов невероятно низкое, а срок хранения материала составляет более семи месяцев, — сказал Скаун.

Исследования рассеяния рентгеновских лучей, проведенные в Лаборатории Беркли, охарактеризовали нанодисперсию ферментов в пластиковых материалах PCL и PLA.

Эксперименты по межфазному натяжению, проведенные соавтором Томом Расселом, показали в реальном времени, как размер и форма капель меняются, когда пластик распадается на отдельные молекулы. Лабораторные результаты также различают молекулы фермента и RHP.

Новый компостируемый пластик, разработанный учеными из лаборатории Беркли и Калифорнийского университета в Беркли, распадается на мелкие молекулы при воздействии горячей воды или компостной почвы

— Межфазный тест говорит о том, как происходит деградация, — сказал он, — Но доказательством тому является компостирование. Тинг и ее команда успешно извлекли пластиковые мономеры из биоразлагаемого пластика, просто используя RHP, воду и компостную почву.

Рассел — приглашенный научный сотрудник и профессор полимерологии и инженерии из Массачусетского университета — возглавляет программу Adaptive Interfacial Assemblies Towards Structuring Liquids в отделе материаловедения Лаборатории Беркли.

Читать еще

Комментарий

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь

Популярные новости

Kayhan: Россия запускает в массовое производство ракеты способные уничтожать города

По сообщениям западных СМИ, РФ начала массовое производство сверхзвуковой ракеты, якобы «специального оружия Путина для уничтожения городов США». Российское руководство, в ответ на возобновление напряженности...

ИИ для российских военных предложили обучать на компьютерных играх

Главный радиочастотный центр (ГРЧЦ), подчиненный Роскомнадзору, предложил перенять зарубежный опыт применения искусственного интеллекта (ИИ), который используют при создании видеоигр, для российской армии. По мнению...

«Хуаньцю шибао»: в преддверии войны с НАТО в Черном море Россия увеличивает свою оборону

Военное столкновение между НАТО и РФ в Черном море обостряется с каждым днем.  Североатлантический альянс усилил пограничное давление на Россию, и частота его крупномасштабных...

Отчаянный удар Су-25 по позициям противника восхитил иностранную публику

Как сообщает портал Avia.pro, возможности штурмовика Су-25 шокировали зарубежную аудиторию. Боевой самолет, несмотря на свой возраст, продемонстрировал невероятный удар по позициям противника. Он прорвался...

19FortyFive: Россия сожжёт врага «стеной напалма» с помощью ТОС-1 и ТОС- 1А

Американский военный эксперт, бывший офицер армии США Брент Иствуд в своей статье для портала 19FortyFive дал оценку возможностям тяжелых огнеметных комплексов ТОС-1 «Буратино» и...

Депутат Госдумы Колесник: Киеву придется заплатить непомерную цену

В последнее время из Киева слышны угрозы о вторжении и российской агрессии. Ранее они звучали, однако не в таких масштабах. Планы Киева по юго-восточной территории...

Советник Минобороны Украины рассказала об изменении стратегии защитников Донбасса

Защитники Донбасса не так давно изменили свою стратегию ведения боевых действий против украинских оккупационных частей ВСУ. Об этом заявила Наталья Воронкова, независимый советник заместителя...

Российский Су-34 нанес разрушительный удар по позициям турецких террористов в Идлибе

Российский истребитель-бомбардировщик Су-34 нанес разрушительный и точный удар по одному из зданий в сирийской провинции Идлиб, где укрывались турецкие террористы, недавно атаковавшие позиции сирийской...

РФ разместила ракетный комплекс «Бастион» на острове Матуа вблизи Японии

Россия разместила ракетные комплексы «Бастион» на военной базе Матуа, пустынном вулканическом острове в центральной части Курильской гряды. Подразделение «Бастион» обеспечит надежную охрану дальневосточных границ...