Новый пластик растворяется в океане за одну ночь, не оставляя микропластика

Пластик долговечен и прочен, что хорошо, пока он используется, но плохо, когда он попадает в окружающую среду. Ученые из RIKEN в Японии разработали новый тип пластика, который так же устойчив при повседневном использовании, но быстро растворяется в соленой воде, оставляя после себя безопасные соединения.

Преимущество пластика в том, что он состоит из прочных ковалентных связей, которые удерживают его молекулы вместе, а значит, для их разрушения требуется много энергии. Именно поэтому он такой прочный, долговечный и идеально подходит для всего — от упаковки до игрушек.

Но те же самые прочные связи становятся проблемой после того, как срок службы пластикового изделия подходит к концу. Та чашка, которой вы воспользовались один раз и выбросили, будет лежать на свалке десятилетиями, даже столетиями, прежде чем полностью разложится. А когда это произойдёт, она превратится в микропластик, который встречается во всех уголках природного мира, в том числе в нашем собственном теле, где он наносит вред нашему здоровью способами, которые мы только начинаем понимать.

Исследователи из RIKEN разработали новый тип пластика, который может работать так же хорошо, как обычный пластик, когда это необходимо, и легко разлагаться на безопасные соединения, когда в этом нет необходимости. Он состоит из так называемых супрамолекулярных полимеров, которые имеют обратимые связи, действующие как липкие заметки, которые можно прикреплять, снимать и снова прикреплять.

Команда учёных хотела создать особый тип супрамолекулярного полимера, который был бы достаточно прочным для обычного использования пластика, но при этом мог бы быстро разрушаться при необходимости в щадящих условиях, оставляя только нетоксичные соединения.

Изучив ряд молекул, исследователи определили конкретную комбинацию, которая, по-видимому, обладала нужными свойствами: гексаметафосфат натрия, который является распространённой пищевой добавкой, и мономеры на основе ионов гуанидиния, которые используются в удобрениях. При смешивании этих двух соединений в воде образуется вязкий материал, который можно высушить для получения пластика.

В результате реакции между двумя ингредиентами образуются «солевые мостики» между молекулами, которые делают материал прочным и гибким, как обычный пластик. Однако при погружении в солёную воду электролиты разрушают эти связи, и материал растворяется.

На практике команда обнаружила, что в процессе использования материал был таким же прочным, как обычный пластик, и не воспламенялся, был бесцветным и прозрачным. Однако при погружении в солёную воду пластик полностью растворился примерно за восемь с половиной часов.

Конечно, у любого разлагаемого пластикового материала есть одно серьёзное препятствие: что, если он вступит в контакт с катализатором разложения раньше, чем вы захотите? В конце концов, пластиковая чашка бесполезна, если некоторые жидкости могут её растворить.

В этом случае команда обнаружила, что нанесение гидрофобных покрытий предотвращает преждевременное разрушение материала. Когда вы в конце концов захотите избавиться от него, достаточно будет просто поцарапать поверхность, чтобы солёная вода проникла внутрь и материал растворился так же быстро, как и листы без покрытия.

В то время как некоторые биоразлагаемые пластмассы могут оставлять после себя вредные микрочастицы пластика, этот материал разлагается на азот и фосфор, которые являются полезными питательными веществами для растений и микроорганизмов. Тем не менее, их избыток также может нанести вред окружающей среде, поэтому команда исследователей предполагает, что лучше всего перерабатывать основную часть отходов на специализированных заводах, где полученные элементы можно будет использовать в будущем.

Но если какая-то часть попадёт в океан, это будет гораздо менее вредно и, возможно, даже полезно по сравнению с нынешними пластиковыми отходами.

Статья с описанием исследования была опубликована в журнале Science. 

Источник: New Atlas