Несмотря на наши усилия по сортировке и переработке, менее 9% пластика перерабатывается в США, и большая часть оказывается на свалках или в окружающей среде.

Биоразлагаемые пластиковые пакеты и контейнеры могут помочь, но если они не отсортированы должным образом, они могут загрязнить пригодные для вторичной переработки пластмассы №1 и №2. Что еще хуже, большинству биоразлагаемых пластиков требуются месяцы, чтобы разрушиться, и когда они наконец это сделают, они образуют микропластик, крошечные кусочки пластика, которые могут оказаться в океанах и телах животных, в том числе в нашем собственном.

Теперь ученые из лаборатории Беркли и Калифорнийского университета в Беркли разработали ферментно-активируемый компостируемый пластик, который может уменьшить загрязнение микропластов, и открывает большие перспективы для вторичной переработки пластмасс.

Материал можно разбить на его строительные блоки – небольшие отдельные молекулы, называемые мономерами, – а затем преобразовать в новый компостируемый пластиковый продукт.

«В дикой природе ферменты – это то, что природа использует для разложения вещей, и даже когда мы умираем, ферменты заставляют наши тела разлагаться естественным образом. Поэтому в рамках этого исследования мы спросили себя: «Как ферменты могут биоразлагать пластик, чтобы он стал частью природы?» – сказал старший автор Тин Сюй, занимающий должности старшего научного сотрудника отделения материаловедения лаборатории Беркли, а также профессора химии, материаловедения и инженерии Калифорнийского университета в Беркли.

В лаборатории Беркли Сюй возглавляет междисциплинарную команду ученых и инженеров из университетов и национальных лабораторий по всей стране, чтобы решить растущую проблему захоронения пластиковых отходов, создаваемую как одноразовыми, так и так называемыми биоразлагаемыми пластиками.

Большинство используемых сегодня биоразлагаемых пластиков обычно изготавливаются из полимолочной кислоты (PLA), пластика на растительной основе, смешанного с кукурузным крахмалом. Существует также поликапролактон (PCL), биоразлагаемый полиэфир, который широко используется в биомедицинских целях, таких как тканевая инженерия.

Но проблема с обычным биоразлагаемым пластиком заключается в том, что он неотличим от одноразового пластика, такого как пластиковая пленка, поэтому значительная часть этих материалов оказывается на свалках. И даже если биоразлагаемый пластиковый контейнер будет помещен на объект для органических отходов, он не может разрушиться так же быстро, как салат, который он когда-то содержал, поэтому в конечном итоге он загрязняет органические отходы, – сказала соавтор Коринн Скоун из лаборатории энергии в Беркли. Область технологий.

БОЛЕЕ: Биоразлагаемая пищевая упаковка, созданная из смеси водорослей и корицы, – это необходимое нам упаковочное решение

Еще одна проблема с биоразлагаемым пластиком заключается в том, что он не такой прочный, как обычный пластик. Вот почему в стандартном зеленом компостном мешке нельзя носить тяжелые предметы. Компромисс заключается в том, что биоразлагаемый пластик со временем может разрушаться, но, тем не менее, по словам Сюй, он распадается только на микропластик, который по-прежнему пластиковый, только намного меньшего размера.

Поэтому Сюй и ее команда решили использовать другой подход – «наноконфигурировать» ферменты в пластмассы.

Заставляем ферменты работать

Пластик разрушается всего через 3 дня (справа) в стандартном компосте и полностью через 2 недели. Калифорнийский университет в Беркли

В серии экспериментов сообщается в журнале Природа, Сюй и соавторы встроили следовые количества коммерческих ферментов Burkholderia cepacian липазы (BC-липаза) и протеиназы K в пластиковые материалы PLA и PCL. Ученые также добавили защитное средство для ферментов, называемое четырехмономерным статистическим гетерополимером, или RHP, чтобы помочь распределить ферменты на расстоянии нескольких нанометров (миллиардных долей метра) друг от друга.

ЧИТАТЬ: Сэр Дэвид Аттенборо поддерживает эту новую технологию, которая может перерабатывать все пластмассы

Получив потрясающий результат, ученые обнаружили, что обычная бытовая водопроводная вода или стандартные почвенные компосты превращают содержащий ферменты пластиковый материал в его мелкомолекулярные строительные блоки, называемые мономерами, и удаляют микропластик всего за несколько дней или недель.

Они также узнали, что BC-липаза – это что-то вроде привередливого «поедателя». Прежде чем липаза сможет преобразовать полимерную цепь в мономеры, она должна сначала захватить конец полимерной цепи. «Контролируя, когда липаза обнаруживает конец цепи, можно гарантировать, что материалы не разлагаются до тех пор, пока они не будут вызваны горячей водой или компостной почвой», – пояснил Сюй.

Кроме того, они обнаружили, что эта стратегия работает только тогда, когда BC-липаза является нанодисперсной – в данном случае всего 0,02 процента по массе в блоке PCL, а не случайным образом добавляется и смешивается.

ПРОВЕРИТЬ: Индийские рыбаки отвлекают уловы пластика из океана, чтобы его можно было использовать для восстановления дорог

«Нанодисперсия заставляет каждую молекулу фермента работать – ничего не пропадает», – сказал Сюй.

И это важно с учетом затрат. Промышленные ферменты могут стоить около 10 долларов за килограмм, но этот новый подход добавит всего несколько центов к стоимости производства килограмма смолы, потому что количество необходимых ферментов очень низкое, а срок хранения материала составляет более 7 месяцев. , Скаун добавил.

Заглядывая в будущее

Разработка очень доступной и легко компостируемой пластиковой пленки может побудить производителей продукции упаковывать свежие фрукты и овощи в компостируемый пластик вместо одноразовой пластиковой пленки. И, как результат, избавьте предприятия по переработке органических отходов от дополнительных затрат на приобретение дорогостоящих машин для расфасовки пластика, когда они хотят принимать пищевые отходы для анаэробного сбраживания или компостирования.

Поскольку их подход потенциально может хорошо работать как с твердыми, жесткими пластиками, так и с мягкими, гибкими пластиками, Сюй хотел бы расширить свое исследование до полиолефинов, вездесущего семейства пластмасс, обычно используемых для производства игрушек и электронных деталей.

По-настоящему компостируемый пластик команды скоро может оказаться на полках. Недавно они подали заявку на патент через патентное бюро Калифорнийского университета в Беркли.

СВЯЗАННЫЕ С: Горы мусора в России превращают в модные аксессуары

«Когда дело доходит до решения проблемы пластмасс, наша ответственность перед окружающей средой состоит в том, чтобы идти своим путем с природой. «Назначив молекулярную карту с ферментами за рулем, наше исследование является хорошим началом», – сказал Сюй.

Это действительно захватывающие новости.




#Ученые #создали #первый #мире #действительно #биоразлагаемый #одноразовый #пластик #который #ест #сам #себя #всего #за #недели

Source link