En havændring for plastikforurening:nyt materiale nedbrydes biologisk i havvand

Plast, der nu er allestedsnærværende i den moderne verden, er blevet en stigende trussel mod menneskers og miljøets sundhed. Rundt om på planeten strækker beviser for plastikforurening sig fra indkøbsposer i dybhavet til mikroplastik i vores fødevareforsyninger og endda i vores blod.

Forskere ved University of California San Diego søger løsninger til at modvirke stigningen i plastaffald og har udviklet nye biologisk nedbrydelige materialer, der er designet til at erstatte konventionelt brugt plastik. Efter at have bevist, at deres polyurethanskum nedbrydes biologisk i landbaseret kompost, har et tværfagligt team af forskere, herunder UC San Diego-biolog Stephen Mayfield og kemikere Michael Burkart og Robert "Skip" Pomeroy, nu vist, at materialet nedbrydes biologisk i havvand. Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Science of the Total Environment.

Forskerne arbejder på at løse et plastikforureningsproblem, der nu beskrives som en global miljøkrise. I 2010 anslog forskere, at 8 milliarder kilo plastik trænger ind i havet på et enkelt år, med en stejl eskalering forudsagt i 2025. Når plastikaffaldet kommer ud i havet, forstyrrer det marine økosystemer, migrerer til centrale steder og danner skraldespande som f.eks. Pacific Garbage Patch, som dækker et område på mere end 1,6 millioner kvadratkilometer. Disse plastik nedbrydes aldrig, men brydes snarere op i stadigt mindre partikler, og til sidst bliver de til mikroplastik, der forbliver i miljøet i århundreder.

I samarbejde med studiemedforfatter Samantha Clements, en marinbiolog og videnskabelig dykker ved Scripps Institution of Oceanography, udførte UC San Diego-forskerne en række tests af deres biologisk nedbrydelige polyurethanmaterialer - der i øjeblikket bruges som skum i de første kommercielt tilgængelige biologisk nedbrydelige sko (sælges af en spinoff-selskab kaldet Blueview) - ved Scripps' Ellen Browning Scripps Memorial Pier and Experimental Aquarium. Molens placering gav forskerne adgang til og en enestående mulighed for at teste materialer i det naturlige økosystem nær kysten, som er det nøjagtige miljø, hvor slyngelstatisk plast er mest sandsynligt, at ender.

Holdet fandt ud af, at et udvalg af marine organismer koloniserer på polyurethanskummet og bionedbryder materialet tilbage til deres startkemikalier, som indtages som næringsstoffer af disse mikroorganismer i havmiljøet. Data fra undersøgelsen tyder på, at mikroorganismerne, en blanding af bakterier og svampe, lever i hele det naturlige havmiljø.

"Ukorrekt bortskaffelse af plastik i havet nedbrydes til mikroplastik og er blevet et enormt miljøproblem," sagde Mayfield, professor ved School of Biological Sciences og direktør for California Center for Algae Biotechnology. "Vi har vist, at det er absolut muligt at lave højtydende plastikprodukter, som også kan nedbrydes i havet. Plast burde ikke komme ud i havet i første omgang, men hvis de gør det, bliver dette materiale føde for mikroorganismer og ikke plastik. affald og mikroplastik, der skader vandlevende organismer."

Sko, herunder flip-flops, verdens mest populære sko, udgør en stor procentdel af plastikaffaldet, der ender på verdenshavene og lossepladser. For fuldt ud at teste og analysere deres polyurethanmaterialer, udviklet ved UC San Diego i løbet af de sidste otte år, sluttede undersøgelsen sig til eksperter inden for biologi, polymer og syntetisk kemi og havvidenskab. Skumprøver blev udsat for tidevands- og bølgedynamik og sporet for molekylære og fysiske ændringer ved hjælp af Fourier-transform infrarød spektroskopi og scanning elektronmikroskopi. Resultaterne viste, at materialet begyndte at blive nedbrudt på så lidt som fire uger. Forskerne identificerede derefter mikroorganismer fra seks marine steder omkring San Diego, som er i stand til at nedbryde og forbruge polyurethanmaterialet.

"Ingen enkelt disciplin kan løse disse universelle miljøproblemer, men vi har udviklet en integreret løsning, der virker på landjorden - og nu ved vi også, at de bionedbrydes i havet," sagde Mayfield. "Jeg var overrasket over at se, hvor mange organismer der koloniserer på disse skum i havet. Det bliver noget som et mikrobielt rev."

Den fulde liste over medforfattere til papiret er:Natasha Gunawan, Marissa Tessman, Daniel Zhen, Lindsey Johnson, Payton Evans, Samantha Clements, Robert Pomeroy, Michael Burkart, Ryan Simkovsky og Stephen Mayfield. + Udforsk yderligere

Bæredygtige sneakers:Forskere skaber verdens første biologisk nedbrydelige sko