Zinātnieki izgudro jaunu plastmasu un sola atrisināt piesārņojuma problēmu

Pētnieki, kurus vadīja Takuzo Aida no RIKEN Jauno vielu zinātnes centra (CEMS), ir radījuši revolucionāru plastmasu, kas apvieno izturību ar videi draudzīgumu. Šis novatoriskais materiāls ir ne tikai izturīgs kā parastā plastmasa, bet arī bioloģiski noārdās un tam piemīt unikāla spēja sadalīties jūras ūdenī, vēsta “SciTech Daily”.

Risinot kritisku vides problēmu, šai plastmasai ir potenciāls ievērojami samazināt mikroplastmasas piesārņojumu, kas uzkrājas okeānos, augsnēs un galu galā nonāk barības ķēdē. Komandas atklājumi 22. novembrī tika publicēti žurnālā “Science”.

Centieni izstrādāt ilgtspējīgas alternatīvas tradicionālajām plastmasām, kas nav bioloģiski noārdāmas un videi kaitīgas, ir notikušas gadiem ilgi. Lai gan dažas bioloģiski noārdāmas un pārstrādājamas iespējas jau pastāv, joprojām pastāv liels izaicinājums: daudzi no šiem materiāliem, piemēram, PLA, nespēj noārdīties okeāna vidē, jo tie ir ūdenī nešķīstoši. Šis ierobežojums ļauj mikroplastmasai (sīkiem plastmasas fragmentiem, kas mazāki par 5 mm) saglabāties jūras ekosistēmās, kaitējot ūdens organismiem un nonākot barības ķēdē, tostarp cilvēkos.

Jaunās plastmasas tika izgatavotas, apvienojot divus jonu monomērus, kas veido šķērssaistītus sāls savienojumus molekulāra līmenī, kas nodrošina izturību un elastību. Sākotnējās pārbaudēs viens no monomēriem bija parasta pārtikas piedeva, ko sauc par nātrija heksametafosfātu, un otrs bija jebkurš no vairākiem monomēriem, kuru pamatā ir guanidīnija joni. Abus monomērus var pārstrādāt baktērijas, nodrošinot bioloģisko noārdīšanos, tiklīdz plastmasa ir izšķīdusi tās sastāvdaļās.

"Lai gan tiek uzskatīts, ka supramolekulāro plastmasu saišu atgriezeniskais raksturs padara tās vājas un nestabilas," saka Aida, "mūsu jaunie materiāli ir tieši pretēji." Jaunajā materiālā sāls savienojuma struktūra ir neatgriezeniska, ja vien nav pakļauta elektrolītiem, piemēram, tiem, kas atrodami jūras ūdenī. Galvenais atklājums bija, kā izveidot šīs selektīvi neatgriezeniskās savstarpējās saites.

Jaunā plastmasa ir netoksiska un neuzliesmojoša — tas nozīmē, ka nav CO2 emisiju — un to var pārveidot temperatūrā virs 120°C, tāpat kā citas termoplastmasas.

Pārbaudot dažāda veida guanidīnija sulfātus, komanda spēja radīt plastmasu ar dažādu cietību un stiepes stiprību, kas ir salīdzināma vai pat labāka par parastajām plastmasām.

Tas nozīmē, ka jaunā veida plastmasu var pielāgot atbilstoši vajadzībām. Ir iespējamas cietas, pret skrāpējumiem izturīgas plastmasas, gumijas silikonam līdzīgas plastmasas, spēcīgas svarus nesošas plastmasas vai zemas stiepes elastīgas plastmasas.

Pētnieki arī izveidoja okeānā noārdāmu plastmasu, izmantojot polisaharīdus, kas veido šķērssaistītus sāls tiltus ar guanidīna monomēriem. Šādas plastmasas var izmantot 3D drukāšanai, kā arī medicīniskiem vai ar veselību saistītiem lietojumiem.