Nogle plastiksugerør nedbrydes hurtigere end andre, viser ny undersøgelse

Sugerør er et af de mest almindelige plastikaffaldsprodukter, der findes på kyststrækninger. Efterhånden som flere og flere plastprodukter bliver produceret, forbrugt og bortskaffet, udvikler forskere og producenter alternative materialer, der fungerer lige så godt, og som ikke bidrager til vedvarende plastikforurening i miljøet.

Men ikke al plast er skabt ens - forskellige producenter har forskellige formuleringer af basispolymerer - såsom polymælkesyre (PLA) og polypropylen (PP) - og kemiske tilsætningsstoffer. Det betyder, at forskellige plastikformuleringer opfører sig forskelligt i miljøet og nedbrydes i havet med forskellige hastigheder.

Der er nye materialer på markedet, der bevæger sig væk fra råolieafledte produkter - som cellulosediacetat (CDA), en polymer afledt af træmasse, der er meget udbredt i forbrugsvarer - og videnskabsmænd fra Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) har arbejdet at kvantificere miljølevetiden for en lang række plastikvarer for at besvare det uafklarede spørgsmål, hvor længe holder sugerør i havet?

I et nyt papir offentliggjort i ACS Sustainable Chemistry &Engineering , WHOI-forskerne Collin Ward, Bryan James, Chris Reddy og Yanchen Sun satte forskellige typer plastik- og papirsugerør ind mod hinanden for at se, hvilke der nedbrydes hurtigst i kysthavet. De samarbejdede med forskere fra bioplastfremstillingsvirksomheden Eastman.

"Vi mangler en fast forståelse af, hvor længe plastik holder i havet, så vi har designet metoder til at måle, hvor hurtigt disse materialer nedbrydes," sagde Ward. "Det viser sig, i dette tilfælde, at der er nogle bioplastsugerør, der faktisk nedbrydes ret hurtigt, hvilket er gode nyheder."

Deres tilgang involverede at suspendere otte forskellige typer sugerør i en tank med kontinuerligt strømmende havvand fra Martha's Vineyard Sound, Massachusetts. Denne metode kontrollerede også temperaturen, lyseksponeringen og andre miljøvariabler for at efterligne det naturlige havmiljø. Alle strå blev overvåget for tegn på nedbrydning over 16 uger, og de mikrobielle samfund, der voksede på stråene, blev karakteriseret.

"Min interesse har været at forstå plastiks skæbne, persistens og toksicitet, og hvordan vi kan bruge den information til at designe næste generations materialer, der er bedre for mennesker og planeten," sagde James. "Vi har den unikke kapacitet, hvor vi kan bringe havets miljø på land i vores tanke på miljøsystemlaboratoriet. Det giver os et meget kontrolleret miljø med naturligt havvand."

De testede sugerør lavet af CDA, polyhydroxyalkanoater (PHA), papir, PLA og PP. I ugerne, hvor stråene var nedsænket i tankene, blev CDA, PHA og papirstråene nedbrudt med op til 50 %, hvilket viste en miljømæssig levetid på 10-20 måneder i kysthavet. PLA- og PP-stråene viste ingen målbare tegn på nedbrydning.

Forskerne sammenlignede derefter to sugerør lavet af CDA - det ene et fast stof og det andet et skum, begge leveret af Eastman. Halmen lavet af opskummet CDA var en prototype for at se, om en forøgelse af overfladearealet ville fremskynde nedbrydningen. De fandt ud af, at nedbrydningshastigheden af ​​skumstrået var 184 % hurtigere end dets solide modstykke, hvilket resulterede i en kortere forventet miljølevetid end papirstråene.

"De unikke aspekter ved dette skumstrå er, at det er i stand til at have en kortere forventet levetid end papirstråene, men bevarer de egenskaber, som du nyder godt af et plast- eller bioplaststrå," sagde James, hvilket gør det til et lovende alternativ til konventionelle plaststrå. sammenlignet med papirsugerør, som nedbrydes hurtigt i havet, men som giver en sur brugeroplevelse ved at blive bløde, ifølge forfatterne.

"Denne undersøgelse kan være uhyre værdifuld for halmproducenter ved at give informerede og gennemsigtige data, når de skal vælge et materiale til sugerør. Endnu mere giver det sikkerhed for, at CDA-baserede sugerør ikke vil bidrage til den vedvarende plastikforurening, samtidig med at det viser halmproducenter' forpligtelse til at tilbyde et bæredygtigt produkt, der reducerer risikoen for livet i havet," sagde Jeff Carbeck, Eastmans Vice President for Corporate Innovation.

Videnskaben understøtter et skub væk fra konventionelt plastmateriale. Plastforurening forårsager skade på mennesker og økosystemer, og plastindustrien er en storstilet bidragyder til klimaændringer og tegner sig for omkring 4 % til 5 % af alle drivhusgasemissioner i hele deres livscyklus.

Med plastaffald, der er blevet allestedsnærværende i den globale hav- og havfødekæde i løbet af de sidste 50 år, er det vigtigt at identificere nye materialer, der er bæredygtigt fremskaffede, bidrager til skiftet fra en lineær til en cirkulær økonomi og nedbrydes, hvis de tilfældigt lækker ind i miljøet, siger forfatterne i en separat kommentar offentliggjort i Nature .

"Mens nogle presser på for at flytte væk fra plastik, er virkeligheden, at plast er kommet for at blive. Vi forsøger at acceptere det faktum, at disse materialer vil blive brugt af forbrugerne, og så kan vi samarbejde med virksomheder for at minimere påvirkningerne af dem, hvis de skulle lække ud i miljøet," sagde Ward.

"Vi anerkender vigtigheden af ​​at teste, validere og forstå den marine nedbrydning af vores CDA-baserede produkter, men vi manglede de nødvendige ressourcer," sagde Carbeck. "Ved at vide, at WHOI besad ekspertisen og faciliteterne, engagerede vi os i en fælles indsats for at løse denne udfordring. Dette partnerskab viser styrken i samarbejdet mellem industri og akademi med hensyn til at fremme fælles mål og have en positiv indflydelse."

Forskerholdet fandt også, at de mikrobielle samfund i de strå, der blev nedbrudt, var unikke for hvert stråmateriale. Imidlertid var de mikrobielle samfund på begge ikke-nedbrydende strå de samme på trods af, at de havde vidt forskellige kemiske strukturer. Dette gav yderligere bevis for, at de indfødte mikrober nedbryde de biologisk nedbrydelige strå, mens de ikke-biologisk nedbrydelige strå sandsynligvis forbliver i havet.

"Vores forståelse af virkningerne af plastikforurening på havets sundhed er virkelig usikker, og meget af dette bunder i ikke at kende disse materialers langsigtede skæbne," sagde Ward. Han og resten af ​​forskerholdet planlægger at fortsætte med at måle nedbrydeligheden af ​​plastmaterialer med håbet om at vejlede, hvor industrien går videre.

"Der er en masse fordele ved at samarbejde med materialeproducenter, herunder adgang til analytiske faciliteter og viden om og adgang til deres materialer, som du ikke får, hvis du arbejder i din egen silo," sagde Ward. "Vi forsøger at optimere deres produkter til nedbrydning i miljøet og i sidste ende til gavn for planeten."

Flere oplysninger: Bryan D. James et al., Strategier til at reducere den miljømæssige levetid for sugerør i kysthavet, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c07391

Collin P. Ward et al. For at dæmme op for plastikforurening skal industrien og den akademiske verden forenes, Nature (2024). DOI:10.1038/d41586-024-00155-z

Journaloplysninger: ACS Sustainable Chemistry &Engineering , Natur

Leveret af Woods Hole Oceanographic Institution