Nyt materiale inspireret af edderkoppesilke kan hjælpe med at løse vores plastikproblem

Plast er meget nyttige materialer. De har bidraget med betydelige fordele til det moderne samfund. Men den hidtil usete mængde plastik, der er produceret i løbet af de sidste par årtier, har forårsaget alvorlig miljøforurening.

Alene emballage var ansvarlig for 46 % ud af 340 millioner tons plastikaffald, der blev genereret globalt i 2018. Selvom plastgenanvendelse er steget markant i de seneste år, det meste af plast, der bruges i dag, er engangsbrug, ikke-genanvendelige og ikke-biologisk nedbrydelige.

Efterspørgslen efter fødevarer vil fordobles i 2050. Det vil formentlig øge mængden af ​​affald fra fødevarer og dets plastikemballage, sætter fattigere lande under et enormt pres for at håndtere affaldsbortskaffelse.

For at løse problemerne med miljøskader, vi har brug for mere bæredygtige materialer, som vi kan genbruge, eller som nedbrydes biologisk. Der har været en stigning i plantebaseret plastik, men mange af disse kan kun komposteres ved hjælp af industrielle processer, ikke af folk derhjemme.

Nu har forskere ved University of Cambridge fundet en måde at lave plastik fra rigelige og bæredygtige planteproteiner. Inspireret af edderkoppesilke, filmen fungerer på samme måde som andre plastik, men det kan komposteres derhjemme.

Typer af plastik

Syntetisk og ikke-biologisk nedbrydelig plast, der almindeligvis anvendes til fødevareemballage, omfatter polyethylenterephthalat (PET), polystyren (PS) og krystallinsk polyethylenterephthalat (CPET).

Der er nogle processer på plads til bortskaffelse af PET - nemlig mekaniske og kemiske genbrugsteknikker - men det meste plastik rundt om i verden sendes stadig til lossepladser. PET kan tage hundreder af år at nedbryde, og det er ikke-biologisk nedbrydeligt. Det betyder, at det kan fortsætte med at forurene økosystemet i mange år.

At lave plastik kræver masser af energi. Derefter, når plastik smides ud, de forårsager miljøskader, herunder global opvarmning, drivhusgasemissioner og skader på livet i havet.

På den anden side, der er nogle bionedbrydelige plantebaserede plastik, såsom polymælkesyre (PLA), polybutylensuccinat (PBS), polycaprolacton) (PCL) og polyhydroxyalkanoter (PHA'er), som er mere miljøvenlige end ikke-fornybare polymerer.

PLA-polymerer er fremstillet af vedvarende ressourcer og har fordelen af ​​at være genanvendelige og komposterbare. Dette gør PLA til et meget mere miljøvenligt materiale end PET, PS og CPET. Imidlertid, deres langsigtede holdbarhed og stabilitet er lavere end deres syntetiske modstykker.

Det nye materiale

Den nye forskning har undersøgt den potentielle brug af en bionedbrydelig og fornyelig polymer, såsom sojaprotein, at lave et nyt materiale, der kunne være et alternativ til anden plantebaseret plast.

Forskerne skabte en plantebaseret plastik og tilføjede nanopartikler - partikler mindre end en milliontedel af en meter. Dette betød, at de kunne kontrollere materialets struktur for at skabe fleksible film, med et materiale, der ligner edderkoppesilke på molekylært niveau. De har kaldt det en "vegansk edderkoppesilke".

Holdet brugte forskellige teknikker, herunder scanningselektronmikroskopi og transmissionselektronmikroskopi for at studere filmens struktur.

De analyserede vigtige egenskaber, såsom barriereegenskaber og fugtoptagelse. De fandt, at nanopartiklerne var med til at øge de forskellige egenskaber - styrke og langtidsholdbarhed og stabilitet - markant.

Ved at skabe en plast med en mere miljøvenlig fremstillingsproces, lavet af selve bæredygtige materialer, der kan spares en betydelig mængde energi. Dette er en af ​​de mest spændende dele af denne undersøgelse.

Dette nye materiale kan hjælpe med at løse nogle af de problemer, som plastikforurening har forårsaget for miljøet - ved at introducere et materiale fra vedvarende kilder med forbedrede egenskaber, der egner sig til mange tekniske applikationer, inklusive emballage.

Undersøgelsen kan være med til at opskalere produktionen af ​​bæredygtige emballagematerialer, udnyttelse af naturressourcer og mindre energiforbrug, samtidig med at mængden af ​​plast, der går på losseplads, reduceres.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.