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

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

Аккумуляторы из вторсырья превзошли новые заводские батареи: как модернизация катода и графита увеличила их ресурс в два раза

Литий-ионные аккумуляторы окружают нас повсюду: они питают смартфоны, ноутбуки, электроинструменты, системы хранения энергии и электромобили. У всех этих батарей есть общая проблема — со...

7300 лет назад супервулкан засыпал Японию пеплом. Почему одни племена вымерли, а другие пережили демографический скачок

Около 7300 лет назад в Восточно-Китайском море, всего в тридцати километрах к югу от японского острова Кюсю, проснулся подводный вулкан Кикай. Это извержение получило в науке двойное имя...

Лось способен нырять за кормом на несколько метров: зачем сухопутному гиганту подводная жизнь

Лось кажется животным, которому вода нужна разве что для питья и спасения от жары. Высокие ноги, тяжёлое тело, огромная голова — всё в нём будто рассчитано на болота и лесные просеки, но...

Ракетная Tesla полетела, а также развитие ситуации с датацентрами в РФ: главное за неделю

Самые интересные новости финансов и технологий в России и мире за неделю: ЦОДы Судного дня в России, Генпрокуратура отступилась от Freedom Holding, Нобелевка по экономике...

Обзор контроллера XPpen Pilot Pro: как им манипулировать?

Я думал что он поможет мне быстрее работать в Lightroom, но чуда не случилось. Инструмент удобный, но полностью заменить клавиатуру не получится. Да этого никто и не обещал. Хотя некоторые удобства...