Sig hej til biologisk nedbrydeligt mikroplastik:Plantebaserede polymerer, der kan forsvinde inden for syv måneder

Mikroplast er små, næsten uforgængelige fragmenter, der udskilles fra hverdagens plastprodukter. Efterhånden som vi lærer mere om mikroplastik, bliver nyhederne værre. Allerede veldokumenteret i vores oceaner og jord, vi opdager dem nu på de mest usandsynlige steder:vores arterier, lunger og endda moderkager.

Det kan tage alt fra 100 til 1.000 år at nedbryde mikroplast, og i mellemtiden bliver vores planet og vores kroppe mere forurenet med disse materialer hver dag.

At finde levedygtige alternativer til traditionel petroleumsbaseret plast og mikroplast har aldrig været vigtigere. Ny forskning fra forskere ved University of California San Diego og materialevidenskabsvirksomheden Algenesis viser, at deres plantebaserede polymerer nedbrydes biologisk – selv på mikroplastniveau – på under syv måneder.

Artiklen, hvis forfattere alle er UC San Diego professorer, alumner eller tidligere forskere, vises i Scientific Reports .

"Vi er lige begyndt at forstå implikationerne af mikroplast. Vi har kun ridset overfladen af ​​at kende miljø- og sundhedspåvirkningerne," udtalte professor i kemi og biokemi Michael Burkart, en af ​​papirets forfattere og medstifter af Algenesis. "Vi forsøger at finde erstatninger for materialer, der allerede eksisterer, og sikre, at disse erstatninger nedbrydes biologisk ved slutningen af ​​deres brugstid i stedet for at samle sig i miljøet. Det er ikke let."

"Da vi først skabte disse algebaserede polymerer for omkring seks år siden, var vores hensigt altid, at de skulle være fuldstændig bionedbrydelige," sagde en anden af ​​avisens forfattere, Robert Pomeroy, som også er professor i kemi og biokemi og en algenese-medarbejder. grundlægger. "Vi havde masser af data, der tydede på, at vores materiale var ved at forsvinde i komposten, men det er første gang, vi har målt det på mikropartikelniveau."

Set det på prøve

For at teste dets biologiske nedbrydelighed malede holdet deres produkt til fine mikropartikler og brugte tre forskellige måleværktøjer til at bekræfte, at materialet, når det blev anbragt i en kompost, blev fordøjet af mikrober.

Det første værktøj var et respirometer. Når mikroberne nedbryder kompostmateriale, frigiver de kuldioxid (CO₂). ), som respirometeret måler. Disse resultater blev sammenlignet med nedbrydningen af ​​cellulose, som betragtes som industristandarden for 100 % biologisk nedbrydelighed. Den plantebaserede polymer matchede cellulosen med næsten 100 %.

Dernæst brugte holdet vandflotation. Da plast ikke er vandopløseligt, og det flyder, kan det nemt øses af vandoverfladen. Med intervaller på 90 og 200 dage blev næsten 100 % af den petroleumsbaserede mikroplast genvundet, hvilket betyder, at intet af det var biologisk nedbrudt. På den anden side, efter 90 dage, var kun 32 % af den algebaserede mikroplast genvundet, hvilket viser, at mere end to tredjedele af det var biologisk nedbrudt. Efter 200 dage var kun 3 % genvundet, hvilket indikerer, at 97 % af det var forsvundet.

Den sidste måling involverede kemisk analyse via gaskromatografi/massespektrometri (GCMS), som påviste tilstedeværelsen af ​​de monomerer, der blev brugt til at fremstille plasten, hvilket indikerede, at polymeren blev brudt til dets udgangsplantematerialer. Scanning-elektronmikroskopi viste yderligere, hvordan mikroorganismer koloniserer den biologisk nedbrydelige mikroplast under kompostering.

"Dette materiale er det første plastik, der har vist sig at 'ikke' skabe mikroplastik, mens vi bruger det," sagde Stephen Mayfield, en papirmedforfatter, professor ved School of Biological Sciences og medstifter af Algenesis. "Dette er mere end blot en bæredygtig løsning for slutproduktets livscyklus og vores overfyldte lossepladser. Dette er faktisk plastik, der 'ikke' kommer til at gøre os syge."

At skabe et miljøvenligt alternativ til petroleumsbaseret plast er kun en del af den lange vej til levedygtighed. Den løbende udfordring er at kunne bruge det nye materiale på allerede eksisterende produktionsudstyr, der oprindeligt er bygget til traditionel plast, og her gør Algenesis fremskridt.

De har indgået et samarbejde med flere virksomheder om at lave produkter, der bruger de plantebaserede polymerer, der er udviklet på UC San Diego, herunder Trelleborg til brug i coatede stoffer og RhinoShield til brug i produktionen af ​​mobiltelefonetuier.

"Da vi startede dette arbejde, fik vi at vide, at det var umuligt," sagde Burkart. "Nu ser vi en anden virkelighed. Der er meget arbejde, der skal gøres, men vi vil gerne give folk håb. Det er muligt."

Flere oplysninger: Marco N. Allemann et al., Hurtig bionedbrydning af mikroplast genereret af biobaseret termoplastisk polyurethan, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-56492-6

Leveret af University of California - San Diego