Въпреки усилията ни да сортираме и рециклираме, по-малко от 9% от пластмасата се рециклира и по-голямата част се озовава на сметището или в околната среда.
Биоразградимите найлонови торбички и контейнери биха могли да помогнат, но ако не са сортирани правилно, те могат да замърсят пластмасите, които могат да се рециклират. По-лошото е, че на повечето биоразградими пластмаси са необходими месеци, за да се разпаднат и когато най-накрая го направят, те образуват микропластмаси, малки парченца пластмаса, които могат да попаднат в океаните и телата на животните, включително и в нашето.
Сега учените от лабораторията в Бъркли и UC Berkeley са проектирали ензимно активирана компостируема пластмаса, която би могла да намали замърсяването на микропластмасите.
Материалът може да се разгради до своите градивни елементи – малки отделни молекули, наречени мономери – и след това да се преобразува в нов компостируем пластмасов продукт.
„В природата ензимите са това, което природата използва, за да разгражда нещата – когато умрем, ензимите карат телата ни да се разлагат естествено. Затова се запитахме: „Как ензимите могат да биоразграждат пластмасата, така че тя да стане част от природата?“ заяви старши авторът Ting Xu, професор по химия, материалознание и инженерство в UC Berkeley.
В лабораторията на Бъркли, той ръководи интердисциплинарен екип от учени и инженери от университети и национални лаборатории в цялата страна, за да се справи с нарастващия проблем на пластмасовото сметище, образувано както от еднократна, така и от така наречената биоразградима пластмаса.
Повечето биоразградими пластмаси, използвани днес, обикновено са направени от полимлечна киселина (PLA), пластмасов материал на растителна основа, смесен с царевично нишесте. Има и поликапролактон (PCL), биоразградим полиестер, който се използва широко за биомедицински приложения като тъканно инженерство.
Но проблемът с конвенционалната биоразградима пластмаса е, че тя не се различава от пластмасите за еднократна употреба, като пластмасово фолио, така че голяма част от тези материали се озовават на сметища. И дори ако биоразградим пластмасов контейнер бъде депониран в съоръжение за органични отпадъци, той не може да се разпадне толкова бързо, колкото обедната салата, която някога е съдържал, така че в крайна сметка замърсява органичните отпадъци, казва съавторът Корин Скоун от лабораторията за енергетика на Бъркли.
Друг проблем с биоразградимите пластмаси е, че те не са толкова здрави, колкото обикновената пластмаса. Ето защо не можете да носите тежки предмети в стандартна зелена торба за компост.
Биоразградимите пластмаси могат да се разпадат с течение на времето, но въпреки това, каза Ting Xu, те се разпадат само на микропластмаси, които все още са пластмаси, просто много по-малки.
Така че тя и нейният екип решават да възприемат напълно различен подход – чрез „наноконфиниране“ на ензими в пластмаси.
Привеждане на ензимите в действие
Снимка: UC Berkeley
В поредица от експерименти, публикувани в списание Nature, Xu и съавтори вграждат ензими Burkholderia cepacian lipase (BC-lipase) и протеиназа K в PLA и PCL пластмасовите материали. Учените също така добавят ензимен протектор (RHP).
В зашеметяващ резултат учените откриват, че обикновената битова вода от чешмата или стандартните почвени компости разграждат пластмасовия материал в неговите малки молекулни градивни елементи, наречени мономери, и елиминират микропластмасите само за няколко дни или седмици.
Индустриалните ензими могат да струват около 10 долара за килограм, но този нов подход би добавил само няколко цента към производствените разходи за килограм смола, тъй като необходимото количество ензими е толкова ниско, а материалът има срок на годност повече от 7 месеца , Добави Скоун.
Поглед към бъдещето
Разработването на много достъпно и лесно компостируемо пластмасово фолио може да стимулира производителите на продукти да пакетират пресни плодове и зеленчуци с компостируема пластмаса вместо пластмасово фолио за еднократна употреба.
Тъй като техният подход би могъл да работи добре както с твърди пластмаси, така и с меки, гъвкави пластмаси, Xu би искал да разшири изследването си до полиолефини, семейство пластмаси, често използвани за производство на играчки и електронни части.
Компостируемата пластмаса на екипа може скоро да се появи на рафтовете. Наскоро те подават заявка за патент чрез патентното ведомство на UC Berkeley.
Това наистина е вълнуваща новина.
Източник: DOE / Национална лаборатория Лорънс Бъркли
