Новый пластик растворяется в океане за ночь

Пластик известен своей прочностью и долговечностью, что полезно в процессе его использования, но становится проблемой, когда он оказывается в окружающей среде. Учёные из японского института RIKEN разработали новый тип пластика, который остаётся стабильным в повседневном использовании, но быстро растворяется в солёной воде, оставляя безопасные соединения.

Проблемы с традиционным пластиком

Пластики обладают сильными ковалентными связями, которые скрепляют их молекулы, что требует много энергии для их разрушения. Это и делает пластик таким прочным и долговечным, что идеально подходит для использования в упаковке, игрушках и других предметах.

Но эти же сильные связи становятся проблемой после того, как пластик завершает свой жизненный цикл. Тот самый стаканчик, который вы использовали один раз и выбросили, будет разлагаться на свалке десятки лет, а то и века, прежде чем полностью распадётся. И даже когда он разлагается, он образует нанопластик, которые уже можно встретить в самых разных уголках природы, включая наше тело, где они могут наносить вред здоровью.

Разработка нового пластика

Учёные из RIKEN разработали новый тип пластика, который сохраняет все преимущества традиционного пластика в процессе использования, но при этом может быстро разлагаться на безопасные соединения, когда это необходимо. Этот пластик состоит из супрамолекулярных полимеров, которые имеют обратимые связи, напоминающие стикеры, которые можно прикреплять, удалять и снова прикреплять, по словам команды исследователей.

Состав и механизмы разрушения пластика

Команда хотела создать супрамолекулярный полимер, который был бы достаточно прочным для обычного использования, но мог бы быстро разрушаться при воздействии мягких условий и оставлять только нетоксичные соединения.

После скрининга различных молекул исследователи выбрали комбинацию, которая обладала нужными свойствами: гексафосфат натрия, который является распространённой пищевой добавкой, и мономеры, основанные на ионах гуанидиния, которые используются в удобрениях. При смешивании этих двух соединений в воде образуется вязкое вещество, которое можно высушить для получения пластика.

Реакция между двумя ингредиентами образует "солевые мостики" между молекулами, что делает материал прочным и гибким, как обычный пластик. Однако, когда этот материал погружают в солёную воду, электролиты разрывают эти связи, и материал растворяется.

Читайте далее: Когда был изобретен пластик?

Практическое применение

На практике команда выяснила, что материал был так же прочен, как и обычный пластик в процессе использования. Он был негорючим, бесцветным и прозрачным. Однако, когда материал погружали в солёную воду, он полностью растворялся примерно за восемь с половиной часов.

Конечно, существует одна большая проблема с любыми разлагающимися пластиковыми материалами: что если они вступят в контакт с катализатором их разрушения раньше, чем вам хотелось бы? В конце концов, пластиковый стакан не будет полезен, если его могут растворить определённые жидкости.

В этом случае команда обнаружила, что нанесение гидрофобных покрытий предотвращает преждевременное разрушение материала. Когда вы решите утилизировать пластик, достаточно небольшого царапания на поверхности, чтобы дать солёной воде доступ к материалу, позволяя ему растворяться так же быстро, как и незащищённые листы.

Читайте также: Как предотвратить загрязнение океана пластиком

Экологические преимущества

В то время как некоторые биоразлагаемые пластиковые материалы могут всё же оставлять вредные микропластики, этот материал разлагается на азот и фосфор — полезные питательные вещества для растений и микроорганизмов. Однако избыточное количество этих веществ также может быть разрушительным для экосистемы. Команда предполагает, что лучший способ утилизации этого материала — это переработка в специализированных заводах, где полученные элементы могут быть извлечены и использованы в будущем.

Тем не менее, если часть материала окажется в океане, он будет гораздо менее вредным и, возможно, даже полезным, в сравнении с обычными пластиковыми отходами.

Читайте далее: 10 загадочных тайн Тихого океана