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
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
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

Физики выяснили, при какой температуре вечная мерзлота начнет массово высвобождать парниковые газы: критический порог в -5°C

Вечная мерзлота занимает около 25 процентов территории Северного полушария Земли. Под поверхностью грунта на глубине сотен метров скрыто очень большое количество углерода — по оценкам...

Физики впервые поймали ультрабыстрые импульсы света, рожденного из абсолютной пустоты

Все время оптическая физика развивалась по двум независимым направлениям, которые практически не пересекались друг с другом. Первое направление — сверхбыстрая наука. Она изучает...

Kiwi Ears Cadenza II — нейтральный баланс — обзор динамических внутриканальных наушников

Я узнал о компании Kiwi Ears примерно три года назад, когда у них вышла первая Cadenza и сразу словила хайп. Я, к сожалению, с первой версией не познакомился, поэтому сравнить обе версии не смогу....

Мон-Сен-Мишель: как древний замок стоит посреди моря и почему его стоит посетить

Вот вам загадка: кто, приехав во Францию, постоянно мониторит время приливов, идет на экскурсию пешком, а вернуться с нее может уже вплавь? Это турист, пожелавший осмотреть аббатство...

Универсальное постоянное питание регистратора: обзор TrendVision HardWare Kit 2.0 (Pro Edition) и тест с DDPAI

Многие автомобильные видеорегистраторы можно использовать не только для записи дорожной обстановки непосредственно в поездке, но и для охранной записи на парковке. Для этого в меню устройства...