Ovo bi moglo promijeniti svijet: Plastika koja se razgradi u moru za par sati

S kojim je bolestima povezana mikroplastika?

Mikroplastika se danas nalazi praktički posvuda – od najviših planinskih vrhova do najdubljih dijelova oceana, u tlu, zraku, životinjama i biljkama, ali i u nama samima, u našim tkivima i krvotoku. Mikroplastika ima štetan učinak na okoliš i ljudsko zdravlje, a jedno od novijih istraživanja pokazalo je da utječe i na razvoj neurodegenerativnih bolesti poput Alzheimerove i Parkinsonove bolesti.

Zato je iznimno ohrabrujuće vidjeti uspjeh japanskih znanstvenika. Oni su razvili plastiku napravljenu od celuloze koja je čvrsta, fleksibilna i brzo se razgrađuje u prirodnom okolišu. Ako se uroni u slanu vodu, raspada se za svega nekoliko sati i pritom ne ostavlja mikroplastične čestice.

Istraživači koje predvodi Takuzo Aida iz japanskog centra RIKEN za istraživanje novih materijala izvijestili su o novoj vrsti plastike izrađene od biljne celuloze u nedavnoj studiji objavljenoj u časopisu Journal of the American Chemical Society.

BIorazgradivost na bazi celuloze

Celuloza je najrasprostranjeniji organski spoj na svijetu. Biorazgradiva i plastika na bazi celuloze nisu novost, no nova plastika japanskih znanstvenika razlikuje se od svih dosadašnjih – istovremeno je čvrsta, fleksibilna i vrlo se brzo razgrađuje u prirodnom okolišu.

Većina plastike koja se reklamira kao “biorazgradiva” u morskom se okolišu razgrađuje iznimno sporo te pritom ostavlja mikroplastične čestice.

U videu ispod možete vidjeti kako se vrećica izrađena od nove biljne biorazgradive plastike raspada u slanoj vodi.

Mnogo pokušaja, pogrešaka i… uspjeh

Voditelj istraživanja Aida i njegovi kolege prošle su godine razvili plastiku koja se u slanoj vodi može razgraditi unutar nekoliko sati bez stvaranja mikroplastike, piše EurekAlert. Ta se plastika sastojala od dva polimera povezana reverzibilnim interakcijama nazvanima “solni mostovi”. Kada bi došla u kontakt sa slanom vodom, veze između dvaju polimera bi se prekinule i plastika bi se raspala. No taj prvi pokušaj još nije bio dovoljno praktičan za stvarnu primjenu.

Nova biljna plastika slična je prethodnoj, ali s jednom važnom razlikom: jedan od dvaju polimera sada je biorazgradivi derivat drvene pulpe – karboksimetilceluloza, komercijalno dostupna tvar koju je američka Agencija za hranu i lijekove (FDA) odobrila kao sigurnu.

Ključan polimer - karboksimetilceluloza

Pronalaženje drugog polimera zahtijevalo je mnogo pokušaja i pogrešaka, no tim je na kraju pronašao siguran reagens koji se sastoji od pozitivno nabijenih guanidinijevih iona polietilenimina.

Kada su se celuloza i guanidinijevi ioni pomiješali u vodi na sobnoj temperaturi, negativno i pozitivno nabijene molekule privukle su se poput magneta i stvorile umreženu strukturu koja novoj plastici daje čvrstoću. Istovremeno, solni mostovi koji drže mrežu na okupu razgrađuju se u prisutnosti slane vode – upravo kako se i očekivalo. Kako bi se spriječilo slučajno raspadanje, plastika se može zaštititi tankim površinskim premazom, navode japanski znanstvenici.

No to nije bio krajnji cilj. Iako se nova plastika brzo razgrađivala, u početku je bila previše krhka zbog visokog udjela celuloze. Dobiveni materijal bio je bezbojan, proziran i iznimno tvrd, ali krhak – nalik staklu.

Dodavanje organske soli

Tim je trebao dobar plastifikator, malu molekulu koja bi se dodala smjesi kako bi plastika postala fleksibilnija, a da pritom zadrži čvrstoću. Nakon brojnih eksperimenata otkrili su da organska sol kolin-klorid djeluje iznimno učinkovito. Dodavanjem različitih količina ovog FDA-odobrenog aditiva za hranu, znanstvenici su mogli precizno prilagoditi fleksibilnost plastike.

Ovisno o količini kolin-klorida, plastika može biti tvrda poput stakla ili toliko elastična da se može rastegnuti do 130 posto svoje izvorne duljine. Također se može oblikovati u čvrsti, ali vrlo tanki film debljine samo 0,07 milimetara, što znači da bi mogla biti korisna za plastične vrećice, omote i folije.

Nova supramolekularna plastika od karboksimetilceluloze, nazvana CMCSP (carboxymethyl cellulose supramolecular plastic), čvrstoćom je usporediva s konvencionalnom plastikom na bazi nafte, a njezina se mehanička svojstva mogu prilagođavati.

Izrađena je od jeftinih i lako dostupnih biorazgradivih sastojaka. Ako se pojavi komercijalni interes, ovaj japanski izum mogao bi vrlo brzo ući u proizvodnju.

“Priroda svake godine proizvede oko bilijun tona celuloze”, kaže Aida. “Iz ove prirodne tvari, koje imamo u izobilju, stvorili smo fleksibilan, ali izdržljiv plastični materijal koji se sigurno razgrađuje u oceanima. Ova tehnologija pomoći će u zaštiti Zemlje od plastičnog zagađenja”, uvjeren je znanstvenik.