Kemikere skaber hurtigere nedbrydende plast til marinebrug

For at løse plastikmiljøkrisen, Cornell-kemikere har udviklet en ny polymer med rigelig styrke i marine omgivelser, der er klar til at nedbrydes af ultraviolet stråling, ifølge forskning offentliggjort 30. marts i Journal of the American Chemical Society .

"Vi har skabt en ny plast, som har de mekaniske egenskaber, som kommercielt fiskeredskab kræver. Hvis det til sidst bliver væk i vandmiljøet, dette materiale kan nedbrydes på en realistisk tidsskala, " sagde ledende forsker Bryce Lipinski, en doktorgradskandidat i laboratoriet hos Geoff Coates, Tisch University professor ved Institut for Kemi og Kemisk Biologi, i College of Arts and Sciences. "Dette materiale kan reducere vedvarende plastikophobning i miljøet."

Erhvervsfiskeri bidrager til omkring halvdelen af ​​alt flydende plastikaffald, der ender i havene, sagde Lipinski. Fiskenet og reb er primært lavet af tre slags polymerer:isotaktisk polypropylen, højdensitets polyethylen, og nylon-6, 6, hvoraf ingen let nedbrydes.

"Mens forskning i nedbrydelig plast har fået stor opmærksomhed i de senere år, " han sagde, "at få et materiale med den mekaniske styrke, der kan sammenlignes med kommerciel plastik er fortsat en vanskelig udfordring."

Coates og hans forskerhold har brugt de sidste 15 år på at udvikle denne plastik kaldet isotaktisk polypropylenoxid, eller iPPO. Mens dens oprindelige opdagelse var i 1949, den mekaniske styrke og fotonedbrydning af dette materiale var ukendt før dette nylige arbejde. Den høje isotaktiske (enchainment regularity) og polymerkædelængden af ​​deres materiale gør det adskilt fra dets historiske forgænger og giver dets mekaniske styrke.

Lipinski bemærkede, at mens iPPO er stabil ved almindelig brug, det nedbrydes til sidst, når det udsættes for UV-lys. Ændringen i plastens sammensætning er tydelig i laboratoriet, men "visuelt, det ser måske ikke ud til at have ændret sig meget under processen, " han sagde.

Nedbrydningshastigheden er lysintensitetsafhængig, men under deres laboratorieforhold, han sagde, polymerkædelængderne blev nedbrudt til en fjerdedel af deres oprindelige længde efter 30 dages eksponering.

Ultimativt, Lipinski og andre videnskabsmænd ønsker ikke at efterlade spor af polymeren i miljøet. Han bemærker, at der er litteraturpræcedens for bionedbrydning af små kæder af iPPO, som effektivt kunne få det til at forsvinde, men igangværende bestræbelser sigter mod at bevise dette.

Sammen med Lipinski og Coates på papiret, "Isotaktisk poly(propylenoxid):En fotonedbrydelig polymer med belastningshærdende egenskaber, " var Lilliana S. Morris, Ph.D. '19, assisterende professor i kemi ved College of Wooster, Ohio; og Meredith N. Silberstein, lektor ved Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering.