Конец эпохи микропластика? Создан полимер, который полностью растворяется в морской воде

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Наука и космос

Проблема существующих эко-пластиков заключается в том, что они требуют специальных условий для утилизации. Большинство материалов с пометкой «биоразлагаемые» не распадаются в естественной морской среде, а лишь дробятся на мелкие частицы — микропластик. Группа японских ученых из центра RIKEN разработала полимер на основе древесной целлюлозы, который полностью растворяется в соленой воде за несколько часов.

Современная промышленность использует пластики, молекулы которых соединены между собой необратимыми химическими связями. Это обеспечивает прочность изделий, но делает их практически вечными: природные микроорганизмы не могут разрушить эти соединения. Новый материал, представленный в журнале Journal of the American Chemical Society, работает на принципе избирательной стабильности: он остается твердым на суше, но распадается при попадании в определенную химическую среду.

Растворение пластика в морской воде, вольная интерпретация
Растворение пластика в морской воде, вольная интерпретация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Принцип сборки материала

Основой нового пластика стала карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) — доступное производное древесной массы. В обычном состоянии это вещество не обладает прочностью пластика. Чтобы превратить его в конструкционный материал, ученые использовали метод ионной сшивки.

В состав ввели положительно заряженные ионы гуанидиния. Поскольку молекулы целлюлозы имеют отрицательный заряд, при смешивании они притягиваются друг к другу. Возникает плотная молекулярная сетка, которая и придает материалу свойства твердого пластика.

Это соединение стабильно в обычных условиях, но оно чувствительно к соли. В пресной воде или при умеренной влажности связи сохраняются, однако высокая концентрация солей в морской воде запускает процесс распада.

Механизм растворения в океане

Когда пластик попадает в морскую воду, ионы соли начинают проникать внутрь материала. Они замещают собой ионы, удерживающие цепи целлюлозы вместе. Электростатическое притяжение исчезает, и структура пластика распадается на исходные компоненты.

Этот процесс принципиально отличается от обычного разложения:

  1. Скорость: полное растворение занимает несколько часов.
  2. Отсутствие осадков: материал не превращается в микропластик, а переходит в жидкую фазу на молекулярном уровне.
  3. Экологичность: все продукты распада нетоксичны и уже присутствуют в природе.
riken english channel
Регулировка физических свойств

Изначально материал из целлюлозы получался прозрачным и твердым, но слишком хрупким — он ломался при попытке сгибания. Чтобы сделать его пригодным для производства упаковки или пленок, ученые добавили в состав хлорид холина (распространенная пищевая добавка).

Это вещество выполняет роль пластификатора. Оно позволяет молекулярным цепям быть более подвижными. Изменяя количество этой добавки, инженеры научились задавать нужные характеристики:

  • При низком содержании получается жесткий материал, похожий на оргстекло.
  • При высоком содержании материал становится эластичным и может растягиваться более чем в два раза.

Ученым уже удалось создать прочные пленки толщиной всего 0,07 мм, которые по своим эксплуатационным качествам не уступают стандартному полиэтилену.

Микропластик
Микропластик
Автор: by Oregon State University, CC BY-SA 2.0 Источник: www.flickr.com
Практическое применение

Авторы разработки подчеркивают, что их целью было создание технологии, готовой к массовому внедрению. Все компоненты нового пластика дешевы, производятся в промышленных масштабах и одобрены санитарными надзорными органами.

Для защиты от преждевременного растворения (например, под дождем) поверхность изделий можно покрывать тонким водостойким слоем. Однако при попадании в океан, где механическое воздействие волн сочетается с постоянным присутствием соли, эта защита разрушится, запуская механизм полной утилизации.

Эта технология позволяет создавать упаковку, которая гарантированно не станет мусором: она либо вернется в производство через систему переработки, либо безопасно исчезнет в морской воде.

Источник: Journal of the American Chemical Society

2 комментария

a
Этим займется Дюпон, как и «озоносберегающими» фреонами?
Ruby_Rougarou
В таком случае ждем сиквел «Темных Вод»

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему у египетских статуй почти всегда сломаны носы: археологи нашли несколько объяснений

Египетские статуи, которым тысячи лет, часто имеют одну заметную особенность: у многих из них поврежден или полностью отсутствует нос. Из-за этого может показаться, что древние скульптуры...

Почему на кабана устраивают загон, хотя можно охотиться и в одиночку

На фотографии загонной охоты можно увидеть десяток человек и решить, что все они собрались ради одного секача. Я тоже сначала связала такую компанию с опасностью близкой встречи. Кабан крупный,...

Как ввод Асуанской плотины в 1965 году сократил улов сардины в Средиземном море на 97 %

Высотная Асуанская плотина вступила в строй в 1965 году, и это хрестоматийный пример того, как крупный гидротехнический проект запускает цепочку биологических сдвигов, которые отзываются за сотни...

Juzear Light Shuttle — драйвовая нейтральность — обзор трибридных внутриканальных наушников 1DD+4BA+2MPl

Про компанию Juzear знаю я уже давно, но знакомлюсь с их наушниками впервые. В их ассортименте более дюжины различных гибридных моделей, некоторые из которых имеют на борту три вида излучателей. И...

Мышь охотится на скорпиона: почему его укус почти не причиняет ей боли?

В пустыне мышь, которая сама идёт на скорпиона, звучит как странное исключение. Но южная кузнечиковая мышь не случайно получила такое название: она охотится на членистоногих, включая скорпионов, и...

Время существует только для нас, а Вселенная никогда не двигалась: смелая идея физики, которую можно доказать

Человек строит цивилизацию вокруг измерения времени. Расписания транспорта, синхронизация спутниковых систем навигации, биржевые транзакции и биологические ритмы живых организмов привязаны к...