Forskere udvikler æggeskal bioplast pellets som bæredygtigt alternativ til plast

Hvad hvis der var plastik-lignende materiale, der kunne optage overskydende næringsstoffer fra vand og bruges som gødning, når det nedbrydes? Dette produkt - et "bioplastisk" materiale - er blevet skabt af University of Saskatchewan (USask) kemiprofessor Dr. Lee Wilson og hans forskerhold, som beskrevet i en artikel for nylig offentliggjort i RSC Sustainability . Forskerholdet omfatter ph.d. kandidat Bernd G. K. Steiger, BSc-studerende Nam Bui og postdoc-stipendiat Bolanle M. Babalola.

"Vi har lavet et bioplastmateriale, der fungerer som en absorbent, og det tager fosfat ud af vandet, hvor forhøjede niveauer af fosfat i overfladevand er et stort globalt vandsikkerhedsproblem," sagde han. "Du kan høste disse piller og distribuere dem som en landbrugsgødning."

Wilson, medlem af Global Institute for Water Security (GIWS), og hans forskningslaboratoriehold, fokuserer på at udvikle former for "bioplast" - et materiale, der ligner plastik, men er lavet af biologiske materialer (eller biomaterialer), der er designet til at nedbrydes.

Ligesom plastik kan bioplast bruges på mange måder, lige fra emballagematerialer som bioplastkasser eller plastikposer designet til at indeholde fødevarer.

Dette bioplastiske materiale er en biokompositpellet, der indeholder et marint polysaccharid (chitosan), æggeskaller og hvedehalm. Pelleten er sit eget "closed loop"-materiale, der absorberer fosfat fra vandkilder og derefter bruges som gødningskilde til landbrugsapplikationer.

Fosfat er et væsentligt næringsstof, der almindeligvis anvendes i gødning til landbruget. Som et nøglekemikalie i dyrkning af fødevarer rundt om i verden, kan et overskud af fosfat i vandkilder føre til øget vækst af vandplanter, såsom blågrønalger. Blågrønalger kan frigive giftstoffer, som er skadelige for mennesker og dyr.

Fosfat er også en ikke-fornyelig ressource og opnås gennem minedrift af fosfatsten. Fosfatmineraler har en begrænset forsyning og kan blive opbrugt, når den udvaskes fra jorden til de omkringliggende vandkilder.

Dette lukkede kredsløbssystem er en alternativ løsning til at udvinde fosfat og i stedet bruge de næringsstoffer, der allerede findes i vandkilder. Det er også et alternativ til produkter, der bruger plastikbelægninger til at levere gødning til landbrugsjord, og til sidst bliver til mikroplastikforurening.

Mikroplast er et stadig mere voksende problem i verden – deres langsigtede indvirkning på mennesker, dyr og miljø er endnu ikke helt kendt.

"Når disse (plastik) nedbrydes i miljøet, vil de faktisk danne mikroplast," sagde han. "Mikroplast er et mikrometer niveau og derunder i deres fysiske størrelse. De har blødgørere i dem og andre kemikalier, der kan forurene vand."

De kemikalier, der tilsættes for at gøre plastikken blød, er det, der gør materialet giftigt, forklarede Wilson. Jo mere fleksibel eller blød plastikken er, jo flere komponenter er der sandsynligvis blevet tilføjet.

Plasten, der bruges til vandflasker, læder (plastiklæder) eller slikbeholdere, er lavet af polypropylen eller polyethylen - stærke materialer med tilsætningskemikalier, der kan udvaskes af produktet på lossepladser, når vandet siver gennem det, forklarede han.

"Inden for det sidste årti, da plastik nedbrydes til små partikler, kan det komme ind i fødevarer og trænge ind i celler," sagde Wilson. Mikroplast kan komme ind i havet, i grundvandet, ind i planter, som høstes og forarbejdes til mad.

"Hvis du placerede en plastikmargarinebeholder i din baghave og begraver den, kan den være der i 50 år eller mere, indtil den begynder at smuldre fra hinanden. Men det er de små partikler, der er skadelige for menneskers sundhed."

"Med bioplast kan du undgå alt det, og du får dybest set noget, der nedbrydes til dets originale komponenter eller lettere kan komposteres eller nedbrydes gennem naturlige processer," tilføjede han.

Wilson tilføjede, at reduktion af syntetiske materialer og plast i miljøet også ville have en indvirkning. For eksempel, hvis plastikken var lavet af 90 % bioplast og 10 % syntetisk, ville det reducere den samlede belastning i miljøet og muligvis give plasten mulighed for at nedbrydes lettere.

"Et af problemerne med mikroplast er, at der er en masse teknologi tilgængelig til at fjerne plastik fra havet, men det er viljen og den politiske vilje (forhindrer det), men videnskaben og teknologien er der allerede."

Flere oplysninger: Bernd G. K. Steiger et al., Eggshell inkorporerede agro-affald adsorberende pellets til bæredygtig orthophosphat-opsamling fra vandige medier, RSC Sustainability (2024). DOI:10.1039/D3SU00415E

Journaloplysninger: RSC Bæredygtighed

Leveret af University of Saskatchewan