Науковці створили пластик, що безпечно розчиняється в морській воді

Пластикове забруднення стало однією з найгостріших екологічних проблем сучасності. Створений для зручності, пластик засмічує океани, загрожує морським істотам і зберігається в екосистемах протягом століть. Навіть коли він розкладається, то перетворюється на мікропластик, який проникає в харчові ланцюги. Попри всі зусилля з переробки, заборони та впровадження біорозкладних альтернатив, забруднення мікропластиком залишається надзвичайно складною проблемою.

Однак науковці, схоже, знайшли перспективне рішення — новий тип пластику, який не затримується в довкіллі. У дослідженні, опублікованому в журналі Science, представлено «супрамолекулярні пластики» — матеріали, які безпечно розчиняються в солоній воді. Ці пластики міцні, універсальні та розроблені так, щоб зникати при контакті з океанською водою.

«З цим новим матеріалом ми створили нову родину пластиків, які є міцними, стабільними, придатними для переробки, можуть виконувати різні функції і, що найважливіше, не утворюють мікропластик», — зазначив Такузо Аїда з Центру RIKEN.

Новий пластик створюється з використанням двох основних компонентів. Перший — гексаметафосфат натрію, який широко застосовується в харчових продуктах та мийних засобах. Другий — сульфат гуанідинію, сполука на основі солі. Коли ці два компоненти змішуються у воді, вони утворюють щільну, взаємопов'язану мережу, яка тримається разом завдяки молекулярним силам, відомим як «сольові містки». Після формування цієї мережі матеріал можна висушити та надати йому форму плівок, виливків або навіть складних тривимірних об'єктів за допомогою 3D-друку.

Особливість цього матеріалу полягає в тому, що в солоній воді молекулярні зв'язки руйнуються. Мережа розпадається на свої нешкідливі складові — речовини, які морські бактерії можуть перетравити. Під час випробувань тонкі плівки розчинялися протягом кількох годин, а товстіші зразки — за кілька днів.

На відміну від багатьох біорозкладних пластиків, які розкладаються лише за промислових умов або після тривалого впливу тепла, цей пластик реагує саме на те середовище, в яке найімовірніше потрапить — океан. Навіть поза межами моря він розроблений так, щоб поступово розкладатися, гарантуючи, що не сприятиме довготривалому накопиченню відходів. Наприклад, при захороненні в ґрунті він природно розкладається на органічні сполуки, на відміну від звичайних пластиків.

Крім того, новий матеріал є нетоксичним та негорючим, що означає відсутність викидів вуглекислого газу, і може бути переформований при температурах вище 120°C, як інші термопластики.

Ці пластики не лише екологічні, але й міцні та універсальні. «Хоча вважалося, що оборотна природа зв'язків у супрамолекулярних пластиках робить їх слабкими та нестабільними, наші нові матеріали демонструють протилежне», — зазначив Аїда.

Випробування показали, що матеріал працює так само добре, як і багато традиційних пластиків, маючи достатню міцність, щоб витримувати вплив тепла та тиску. Його здатність до повторного використання та переробки також вирізняє його серед інших. Дослідники продемонстрували процес розчинення та відновлення ключових компонентів, які можна використовувати для створення нових пластиків. Такий підхід робить матеріал перспективним для підтримки циркулярної економіки, де мінімізуються відходи, а матеріали постійно перепризначаються.

Потенціал цього типу пластику величезний. Крім 3D-друку та медичних матеріалів, з нього можна виготовляти повсякденні предмети, такі як харчова упаковка та одноразові контейнери, не кажучи вже про пластикові пакети для покупок.

Хоча наука, що стоїть за супрамолекулярними пластиками, є надзвичайно інноваційною, впровадження цього матеріалу в широке використання потребуватиме часу та інвестицій. Виробничі системи потрібно адаптувати для його комерційного виробництва, а галузі, які покладаються на традиційні пластики, повинні побачити його цінність. Необхідно провести подальші випробування витрат та довговічності в екстремальних умовах, а політики мають втрутитися, щоб заохотити його впровадження.