Nová technologie umožňuje vyvíjet plasty se specifickou životností, což potenciálně řeší globální krizi v oblasti odpadu. Výzkumníci vytvářejí plasty, které se rozkládají během týdnů, měsíců nebo let, místo aby vydržely staletí. Inovace spočívá v napodobování přirozených samodegradačních procesů pozorovaných u biologických polymerů, jako je DNA.
Problém plastového odpadu: Globální krize
V roce 2022 bylo celosvětově vyhozeno více než 250 milionů tun plastu, ale pouze 14 % bylo recyklováno. Zbytek skončil na skládkách nebo ve spalovnách, což přispělo ke znečištění a poškození životního prostředí. Biologicky rozložitelné plasty byly vyvíjeny po desetiletí za použití materiálů, jako je bambus a mořské řasy, ale mnohé jsou nepraktické pro kompostování ve velkém měřítku nebo jsou mylně propagovány jako plně rozložitelné.
Jak funguje programované trávení
Yuwei Gu a jeho tým na Rutgers University vyvinuli metodu pro začlenění syntetických „sousedních skupin“ do plastových polymerních řetězců. Tyto chemické struktury spouštějí vnitřní reakce – nukleofilní útoky – které přerušují vazby v plastových řetězcích. Přírodní polymery, jako je DNA, již tento proces využívají a poměrně rychle se rozkládají. Úpravou struktury těchto přísad mohou výzkumníci přesně kontrolovat životnost materiálu.
„Tato strategie je nejúčinnější pro plasty, které těží z řízené degradace během dnů nebo měsíců, takže vidíme velký potenciál pro použití v balení potravin a dalšího spotřebního zboží podléhajícího zkáze,“ říká Gu.
Budoucnost plastů: řízené životní cykly
Jakmile se plastové fragmenty rozloží, mohou být recyklovány na nové materiály nebo bezpečně rozpuštěny v životním prostředí. Tato technologie je ideální pro spotřební zboží s krátkou životností, jako jsou obaly potravin, čímž se snižuje dlouhodobý odpad. V současnosti je však méně účinný pro trvanlivé aplikace, jako jsou stavební materiály, které vyžadují desetiletí stability.
Zbývající problémy
Komerční životaschopnost nadále naráží na překážky. Degradace vede k „polévce“ polymerních fragmentů, která vyžaduje pečlivé testování toxicity před širokým použitím. V současné době se proces spoléhá na ultrafialové světlo, které spouští rozklad, což znamená, že pohřbený nebo zakrytý plast zůstane nedotčený. Nalezení způsobů, jak spustit sebedestrukci ve tmě, je dalším krokem.
Vývoj programovatelných plastů představuje významný krok směrem k udržitelné budoucnosti, ale k zajištění bezpečné a efektivní implementace je zapotřebí další výzkum a testování. Pokud budou tyto výzvy vyřešeny, technologie by mohla výrazně snížit znečištění plasty a transformovat průmysl.
