Forskere laver biologisk nedbrydelige mikroperler af cellulose

Forskere og ingeniører fra University of Bath har udviklet bionedbrydelige cellulosemikroperler fra en bæredygtig kilde, der potentielt kan erstatte skadelig plastik, der bidrager til havforurening.

Mikroperler er små kugler af plast, der er mindre end 0,5 mm i størrelse, og som tilføjes personlig pleje og rengøringsprodukter, herunder kosmetik, solcremer og fyldstoffer for at give dem en glat tekstur. Men de er for små til at blive fjernet af spildevandsfiltreringssystemer og ender derfor i floder og oceaner, hvor de indtages af fugle, fisk og andet havliv.

Det anslås, at et enkelt brusebad kan resultere i 100, 000 plastikpartikler kommer ind i havet, bidrager til de otte millioner tons plastik, der hvert år kommer ind i havet. Man frygter, at partiklerne kan komme ind i fødekæden, skader dyrelivet, men også potentielt ender i vores mad.

Som et resultat af nylige kampagner fra miljøgrupper, den britiske regering har lovet at forbyde plastikmikroperler i 2017.

Nu et forskerhold, fra Universitetets Center for Sustainable Chemical Technologies (CSCT), har udviklet en måde at producere et bionedbrydeligt vedvarende alternativ til plastikmikroperler i en skalerbar, kontinuerlig fremstillingsproces.

Perlerne er lavet af cellulose, som er det materiale, der danner de seje fibre, der findes i træ og planter. I denne proces opløser vores videnskabsmænd cellulosen for at omdanne den til små perler ved at danne dråber, som derefter "stivnes". Disse mikroperler er robuste nok til at forblive stabile i en bodywash, men kan nedbrydes af organismer på rensningsanlægget, eller endda i miljøet på kort tid.

Forskerne forventer, at de kunne bruge cellulose fra en række "affaldskilder", herunder fra papirfremstillingsindustrien som en vedvarende kilde til råmateriale.

De har offentliggjort deres resultater i tidsskriftet ACS Sustainable Chemistry and Engineering .

Dr Janet Scott, Læser i Institut for Kemi og en del af CSCT, sagde:"Mikrokugler, der bruges i kosmetikindustrien, er ofte lavet af polyethylen eller polypropylen, som er billige og nemme at lave. Imidlertid er disse polymerer afledt af olie, og de tager hundreder af år at nedbryde i miljøet.

"Vi har udviklet en måde at lave mikroperler af cellulose, som ikke kun er fra en vedvarende kilde, men nedbrydes også biologisk til harmløse sukkerarter.

"Vi håber, at disse i fremtiden kan bruges som en direkte erstatning for plastikmikroperler."

Davide Mattia, Professor i kemiteknik og en del af CSCT, sagde:"Vores mål var at udvikle en kontinuerlig proces, der kunne skaleres til fremstilling. Vi opnåede dette ved at arbejde sammen fra starten, integration af procesdesign og kemioptimering, viser styrken af ​​den tværfaglige tilgang, vi har i CSCT."

Perlerne fremstilles ved hjælp af en opløsning af cellulose, der presses gennem små huller i en rørformet membran, skabe sfæriske dråber af opløsningen, som vaskes væk fra membranen ved hjælp af vegetabilsk olie. Derefter samles perlerne op, indstillet og adskilt fra olien før brug.

De fysiske egenskaber af perlerne kan justeres ved at ændre strukturen af ​​cellulosen, for eksempel at gøre perlerne hårdere. Et hold, ledet af Dr. Scott og herunder professor Davide Mattia (kemiteknik) og professor Karen Edler (kemi) er også netop blevet tildelt støtte på lidt over £1 million af Engineering &Physical Sciences Research Council til at udvikle porøse perler, kapsler og mikrosvampe.

De vil arbejde med industrielle partnere, at udvikle materialer, der kan bruges i kosmetik og produkter til personlig pleje, eller imprægneret med landbrugskemikalier til brug i, for eksempel, gødning med langsom frigivelse.