Ακόμα και όταν θρυμματίζεται σε μικροσωματίδια, το 97% ενός πλαστικού με βάση τα φύκια βιοδιασπάται σε λίπασμα και νερό σε λιγότερο από επτά μήνες, σύμφωνα με μια νέα μελέτη. Οι ερευνητές ελπίζουν ότι το πλαστικό τους θα αντικαταστήσει τελικά τα υπάρχοντα πλαστικά που βασίζονται στο πετρέλαιο, τα οποία έχουν προκαλέσει ανησυχία λόγω των επιπτώσεών τους στην υγεία και το περιβάλλον.
Τα τελευταία χρόνια, έχει γίνει πολύς λόγος για τα μικροπλαστικά, τα μικροσκοπικά, σχεδόν άφθαρτα θραύσματα που αποβάλλονται από τα πλαστικά προϊόντα της καθημερινής χρήσης, αλλά και για την έρευνα σχετικά με αυτά. Μεγάλο μέρος αυτής της έρευνας έχει επικεντρωθεί στην επινόηση τρόπων συλλογής και απομάκρυνσης των μικροπλαστικών από το περιβάλλον για την πρόληψη των προβλημάτων υγείας που μπορούν να προκαλέσουν.
Σε μια νέα μελέτη, ερευνητές από το University of California, San Diego (UC San Diego) και την εταιρεία επιστήμης υλικών Algenesis προσέγγισαν το πρόβλημα από άλλη οπτική γωνία, αναπτύσσοντας ένα πολυμερές φυτικής προέλευσης που βιοδιασπάται, ακόμη και όταν κονιορτοποιείται σε μικροπλαστικό, σε λιγότερο από επτά μήνες.
Διαβάστε επίσης
“Μόλις τώρα αρχίζουμε να κατανοούμε τις επιπτώσεις των μικροπλαστικών“, δήλωσε ο Michael Burkart, καθηγητής χημείας και βιοχημείας στο UC San Diego, συνιδρυτής της Algenesis και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. “Προσπαθούμε να βρούμε αντικαταστάτες για τα υλικά που ήδη υπάρχουν και να διασφαλίσουμε ότι αυτοί οι αντικαταστάτες θα βιοδιασπώνται στο τέλος της ωφέλιμης ζωής τους αντί να συγκεντρώνονται στο περιβάλλον. Αυτό δεν είναι εύκολο“.
Η βιοαποικοδόμηση είναι η διαδικασία με την οποία τα μικρόβια διασπούν τα πολυμερή σε απλούστερα μόρια. Προϋποθέτει ότι το πολυμερές περιέχει χημικούς δεσμούς που είναι φυσικά προσβάσιμοι στα ένζυμα αποικοδόμησης του πλαστικού που παράγουν τα μικρόβια και ότι αυτά τα μικρόβια μπορούν να καταναλώσουν τα μόρια που απελευθερώνονται από τη διάσπαση του πολυμερούς.
“Όταν δημιουργήσαμε για πρώτη φορά αυτά τα πολυμερή με βάση τα φύκια πριν από περίπου έξι χρόνια, η πρόθεσή μας ήταν πάντα να είναι πλήρως βιοδιασπώμενα“, δήλωσε ο Robert Pomeroy, επίσης καθηγητής χημείας και βιοχημείας, συνιδρυτής της Algenesis και συγγραφέας της μελέτης. “Είχαμε πολλά δεδομένα που έδειχναν ότι το υλικό μας εξαφανιζόταν, αλλά αυτή είναι η πρώτη φορά που το μετρήσαμε σε επίπεδο μικροσωματιδίων“.
Πριν από χρόνια, ένα σχέδιο των Pomeroy, Burkart και του καθηγητή μοριακής βιολογίας Stephen Mayfield για τη μετατροπή των φυκιών σε καύσιμα μετατράπηκε σε μια αναζήτηση για την ανάπτυξη βιοδιασπώμενης πολυουρεθάνης υψηλής απόδοσης. Με δεδομένο ότι τα πλαστικά προέρχονται από το πετρέλαιο, και το πετρέλαιο προέρχεται από τα φύκια (πρόκειται άλλωστε για ορυκτό πετρέλαιο από φύκια) οι ερευνητές ξεκίνησαν να φτιάχνουν πλαστικά απευθείας από το πετρέλαιο των φυκιών. Το πολυμερές που προέκυψε με βάση τα φύκια, το οποίο ονομάζεται TPU-FC1, χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία των πρώτων βιοδιασπώμενων παπουτσιών στον κόσμο.
Για την τρέχουσα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα τριβείο με ιμάντα εφοδιασμένο με γυαλόχαρτο 80 κόκκων για να δημιουργήσουν μικροπλαστικά από διάφορα υλικά, συμπεριλαμβανομένου του TPU-FC1. Για κάθε υλικό χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικοί ιμάντες λείανσης για να αποφευχθεί η διασταυρούμενη μόλυνση. Χρησιμοποίησαν διαφορετικές μετρήσεις για να ελέγξουν αν τα μικρόβια αφομοίωναν τα μικροπλαστικά.
Πρώτον, τα μικροπλαστικά τοποθετήθηκαν σε κομπόστ, το οποίο περιέχει φυσικά μικρόβια, υπό τις ίδιες συνθήκες που θα υπήρχαν σε ένα οικιακό κομπόστ. Μετά από 90 ημέρες, η εξέταση των δειγμάτων έδειξε μείωση κατά 68% των μικροσωματιδίων TPU-FC1, ενώ η ποσότητα των μικροσωματιδίων EVA παρέμεινε σχεδόν αμετάβλητη. Μετά από 200 ημέρες, ο αριθμός των σωματιδίων μικροπλαστικών στο δείγμα TPU-FC1 παρουσίασε συνολική μείωση 97% από τον αρχικό αριθμό (ο αριθμός EVA δεν άλλαξε).
Ένα παράλληλο σύνολο δειγμάτων με πανομοιότυπα μικροπλαστικά και κομπόστ χρησιμοποιήθηκε για την παρακολούθηση των επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα (CO2), τα οποία μετρήθηκαν με τη χρήση αναπνευστήρα. Όταν τα μικρόβια διασπούν το κομπόστ, απελευθερώνουν το αέριο. Τα δείγματα που περιείχαν μόνο κυτταρίνη χρησίμευσαν ως εσωτερικός έλεγχος για την παρακολούθηση της “εξέλιξης CO2” υποβάθρου, μια μέτρηση της μικροβιακής δραστηριότητας σε ένα κομπόστ. Η κυτταρίνη έφτασε το 75% της εξέλιξης του CO2 μέσα σε 45 ημέρες, υποδεικνύοντας ότι το κομπόστ ήταν επαρκώς ενεργό. Όπως αναμενόταν για ένα μη βιοδιασπώμενο υλικό, τα μικροσωματίδια EVA δεν παρουσίασαν καμία εξέλιξη του CO2 κατά τη διάρκεια του πειράματος των 200 ημερών. Τα μικροπλαστικά TPU-FC1 εμφάνισαν σημαντική βιοαποικοδόμηση, φτάνοντας σε 76% εξέλιξη του CO2 στο χρονικό σημείο των 200 ημερών. Έτσι, η σπιρομέτρηση επιβεβαίωσε τη βιοαποδομησιμότητα του TPU-FC1 και έδειξε ότι ένα αποτέλεσμα αυτής της βιοαποδόμησης ήταν η μετατροπή του άνθρακα από τα μικροπλαστικά σε CO2.
Δεδομένου ότι τα πλαστικά δεν είναι υδατοδιαλυτά και επιπλέουν, μπορούν εύκολα να απομακρυνθούν από την επιφάνεια του νερού, οπότε η ομάδα δοκίμασε τα μικροπλαστικά προσθέτοντάς τα σε νερό. Σε διαστήματα 90 και 200 ημερών, σχεδόν το 100% των μικροπλαστικών EVA ανακτήθηκε, πράγμα που σημαίνει ότι κανένα δεν είχε βιοδιασπαστεί. Αντίθετα, μετά από 90 ημέρες, μόνο το 32% των μικροσωματιδίων TPU-FC1 ανακτήθηκε και μετά από 200 ημέρες, μόνο το 3% ανακτήθηκε, υποδεικνύοντας ότι το 97% είχε βιοδιασπαστεί.
Η χημική ανάλυση του πλαστικού με βάση τα φύκια εντόπισε την παρουσία των μονομερών που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του πλαστικού, υποδεικνύοντας ότι το πολυμερές είχε διασπαστεί στα αρχικά φυτικά υλικά του. Περαιτέρω ανάλυση εντόπισε βακτήρια ικανά να χρησιμοποιούν το TPU-FC1 ως πηγή άνθρακα και επιβεβαίωσε ότι ήταν σε θέση να το διασπάσουν.
“Αυτό το υλικό είναι το πρώτο πλαστικό που αποδεικνύεται ότι δεν δημιουργεί μικροπλαστικά καθώς το χρησιμοποιούμε“, δήλωσε ο Stephen Mayfield, άλλος ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. “Αυτό είναι κάτι περισσότερο από μια βιώσιμη λύση για τον κύκλο ζωής του προϊόντος στο τέλος του και για τις γεμάτες χωματερές μας. Πρόκειται στην πραγματικότητα για πλαστικό που δεν πρόκειται να μας αρρωστήσει“.
Η δημιουργία του βιοδιασπώμενου πλαστικού με τη χρήση συμβατικού εξοπλισμού παραγωγής ήταν μια πρόκληση, αλλά η Algenesis σημειώνει πρόοδο. Η εταιρεία έχει συνεργαστεί με την Trelleborg για την παραγωγή επικαλυμμένων υφασμάτων και τη RhinoShield για την παραγωγή θήκες κινητών τηλεφώνων.
“Όταν ξεκινήσαμε αυτή τη δουλειά, μας είπαν ότι ήταν αδύνατο“, δήλωσε ο Burkart. “Τώρα βλέπουμε μια διαφορετική πραγματικότητα. Υπάρχει πολλή δουλειά που πρέπει να γίνει, αλλά θέλουμε να δώσουμε στους ανθρώπους ελπίδα. Είναι εφικτό“.
[via]
