Bioplastik, który rozkłada się w oceanie szybciej niż papier

Biliony cząsteczek mikroplastiku zalegają w morzach i oceanach, stanowiąc zagrożenie dla ekosystemów wodnych, a także dla ludzkiego zdrowia. Amerykańscy naukowcy, będący na tropie nowych, biodegradowalnych tworzyw, które odciążą środowisko, opracowali bioplastik. Łączy on wysoką funkcjonalność użytkową z niezwykle szybkim tempem rozkładu. Jego potencjalne zastosowania obejmują produkcję opakowań na żywność, słomek, jednorazowych kubków, czyli sporą część odpadów, które zbyt często kończą w morzu.

Spieniony bioplastik z celulozy

Autorami przełomowego odkrycia jest zespół badaczy z Wood Hole Oceanographic Institution (WHOI) w Massachusetts. W wyniku wieloletnich eksperymentów naukowcom udało się spienić wykorzystywany już od dawna octan celulozy (CDA), czyli polimer na bazie celulozy, pochodzącej z masy drzewnej. Dzięki zwiększeniu porowatości materiału, które tożsame jest ze spienianiem, skrócono 15 razy czas rozkładu w oceanie (w porównaniu z tradycyjnym CDA). Jest on nawet szybszy niż w przypadku papieru.

Wyniki badania opublikowane zostały w październikowym wydaniu magazynu ACS Sustainable Chemistry & Engineering. Jego główny autor, Collin Ward, wyraził zadowolenie z potencjału nowego bioplastiku, podkreślając, że spełnia on wymagania konsumentów, a jednocześnie rozkłada się w oceanie szybciej niż jakiekolwiek inne znane tworzywo. To wielki sukces w dziedzinie, która często skupia się na negatywnych aspektach zanieczyszczenia plastikiem zamiast poszukiwać rozwiązań problemu – dodał Ward.

Krótki żywot słomki

Zespół WHOI połączył siły z naukowcami z firmy Eastman, która zajmuje się produkcją bioplastiku i zgodziła się dostarczyć surowce do eksperymentów. W specjalnie skonstruowanym laboratorium umieszczono zbiornik z ciągle napędzaną wodą morską. Stworzono warunki analogiczne do tych panujących w środowisku naturalnym. W zbiorniku umieszczono tradycyjny, stały CDA oraz jego spienioną wersję. Zadbano również o odpowiednią temperaturę, poziom naświetlenia, obecność mikrobów i związków odżywczych oraz inne czynniki środowiskowe typowe dla mórz i oceanów.

Po 36 tygodniach badania okazało się, że spieniony CDA stracił 65-70 proc. swojej oryginalnej masy. Tempo jego rozkładu było 15 razy szybsze niż w przypadku klasycznego CDA. Wykorzystany do celów porównawczych styropian, również będący formą spienionego polimeru, nie stracił w tym czasie nic ze swojej masy.

We wcześniejszym badaniu naukowcy WHOI umieścili w dynamicznym zbiorniku z wodą morską cztery słomki – klasyczną plastikową, ze stałego CDA, z papieru oraz ze spienionego CDA. Tempo degradacji tej ostatniej było zdecydowanie najszybsze. W świetle aktualnej wiedzy żaden inny plastik ani bioplastik nie rozkłada się w oceanie tak szybko jak spienione CDA.

Od innowacji do aplikacji

Nowy bioplastik ma szanse doczekać się rychłego wykorzystania w praktyce. Biorąca udział w badaniu firma Eastman już przekuwa pozytywne rezultaty w produkcję lekkich tacek do pakowania żywności, które zastąpią te popularnie stosowane, styropianowe. Potencjalnych zastosowań jest oczywiście znacznie więcej.

Wiceprezes ds. innowacji korporacyjnych w firmie Eastman, Jeff Carbeck, podkreślił znaczenie współpracy między środowiskiem akademickim a przemysłem dla przyspieszania poszukiwań rozwiązań, które mają pomóc światu pokonać najpilniejsze wyzwania. Jego zdaniem pianka CDA to plastik, który ma szansę dokonać przełomu w sektorze jednorazowych opakowań oraz izolacji. Jeśli zaś trafi kiedyś do morza, ulegnie szybkiej i bezpiecznej degradacji.

Godny podkreślenia jest fakt, że nowy bioplastik zaprojektowany został tak, aby dało się go produkować z surowego CDA z wykorzystaniem tego samego sprzętu, który służy obecnie do wyrobu styropianowych opakowań. To jeszcze jedna ewidentna korzyść ze współpracy między naukowcami a producentami. Warto dodać, że globalna produkcja styropianu wynosi dziś ponad 15 mln ton metrycznych rocznie, a znaczna jej część trafia w końcu na wysypiska i do zbiorników wodnych.

Rozwijanie technologii produkcji nowego plastiku, który nie pochodzi z paliw kopalnych, jest kompostowalny i nie zalega w oceanie jako zanieczyszczenia, to wygrana dla konsumentów i środowiska – zaznaczył Collin Ward.