Нові технології дозволяють розробляти пластик із певним терміном служби, потенційно вирішуючи глобальну кризу утилізації відходів. Дослідники створюють пластик, який розкладається за тижні, місяці чи роки, а не служить століттями. Інновація полягає в імітації природних процесів саморозпаду, які спостерігаються в біологічних полімерах, таких як ДНК.
Проблема пластикових відходів: глобальна криза
У 2022 році в усьому світі було викинуто понад 250 мільйонів тонн пластику, але лише 14% було перероблено. Решта потрапляє на звалища або сміттєспалювальні заводи, сприяючи забрудненню та завдаючи шкоди навколишньому середовищу. Біорозкладані пластики розроблялися десятиліттями з використанням таких матеріалів, як бамбук і морські водорості, але багато з них непрактичні для великомасштабного компостування або помилково рекламуються як такі, що повністю розкладаються.
Як працює запрограмоване травлення
Ювей Гу та його команда з Ратгерського університету розробили метод включення синтетичних «сусідніх груп» у пластикові полімерні ланцюги. Ці хімічні структури запускають внутрішні реакції — нуклеофільні атаки, — які розривають зв’язки всередині пластикових ланцюгів. Природні полімери, такі як ДНК, уже використовують цей процес, деградуючи відносно швидко. Регулюючи структуру цих добавок, дослідники можуть точно контролювати тривалість життя матеріалу.
«Ця стратегія є найефективнішою для пластмас, які виграють від контрольованої деградації протягом днів або місяців, тому ми бачимо великий потенціал для застосування в упаковці харчових продуктів та інших швидкопсувних споживчих товарах», — говорить Гу.
Майбутнє пластмас: контрольовані життєві цикли
Після розкладання пластикові фрагменти можна переробити на нові матеріали або безпечно розчинити в навколишньому середовищі. Ця технологія ідеально підходить для короткострокових споживчих товарів, таких як харчова упаковка, зменшуючи довгострокові відходи. Однак наразі він менш ефективний для довговічних застосувань, таких як будівельні матеріали, які потребують десятиліть стабільності.
Проблеми, що залишилися
Комерційна життєздатність продовжує стикатися з перешкодами. Деградація призводить до «супу» полімерних фрагментів, який вимагає ретельного тестування на токсичність перед широким використанням. Наразі цей процес покладається на ультрафіолетове світло, щоб ініціювати розкладання, тобто закопаний або закритий пластик залишиться недоторканим. Наступним кроком є пошук способів ініціювати самознищення в темряві.
Розробка програмованого пластику є значним кроком до сталого майбутнього, але необхідні подальші дослідження та тестування для забезпечення безпечного та ефективного впровадження. Якщо ці проблеми буде вирішено, технологія може значно зменшити забруднення пластиком і змінити галузь.
