Wetenschap
Zeg hallo tegen biologisch afbreekbare microplastics:plantaardige polymeren die binnen zeven maanden kunnen verdwijnen
Microplastics zijn kleine, bijna onverwoestbare fragmenten die vrijkomen uit alledaagse plastic producten. Naarmate we meer leren over microplastics, wordt het nieuws steeds erger. Ze zijn al goed gedocumenteerd in onze oceanen en bodem, maar we ontdekken ze nu op de meest onwaarschijnlijke plaatsen:onze slagaders, longen en zelfs placenta's.
Het kan 100 tot 1000 jaar duren voordat microplastics zijn afgebroken, en intussen worden onze planeet en ons lichaam elke dag meer vervuild met deze materialen.
Het vinden van haalbare alternatieven voor traditionele op aardolie gebaseerde kunststoffen en microplastics is nog nooit zo belangrijk geweest. Uit nieuw onderzoek van wetenschappers van de Universiteit van Californië in San Diego en het materiaalwetenschapsbedrijf Algenesis blijkt dat hun plantaardige polymeren binnen zeven maanden biologisch afbreekbaar zijn, zelfs op microplasticniveau.
Het artikel, waarvan de auteurs allemaal professoren, alumni of voormalige onderzoekswetenschappers van UC San Diego zijn, verschijnt in Wetenschappelijke rapporten .
"We beginnen nog maar net de implicaties van microplastics te begrijpen. We hebben nog maar het oppervlak betreden van het kennen van de gevolgen voor het milieu en de gezondheid", zegt hoogleraar scheikunde en biochemie Michael Burkart, een van de auteurs van het artikel en medeoprichter van Algenesis. "We proberen vervangingen te vinden voor materialen die al bestaan, en ervoor te zorgen dat deze vervangingen aan het einde van hun levensduur biologisch afbreekbaar zijn in plaats van in het milieu terecht te komen. Dat is niet eenvoudig."
"Toen we deze op algen gebaseerde polymeren ongeveer zes jaar geleden voor het eerst creëerden, was het altijd onze bedoeling dat deze volledig biologisch afbreekbaar zou zijn", zegt een andere auteur van het artikel, Robert Pomeroy, die ook hoogleraar scheikunde en biochemie is en mede-onderzoeker van Algenesis. oprichter. "We hadden voldoende gegevens die erop wezen dat ons materiaal in de compost verdween, maar dit is de eerste keer dat we het op microdeeltjesniveau hebben gemeten."
Op de proef gesteld
Om de biologische afbreekbaarheid ervan te testen, vermaalde het team hun product tot fijne microdeeltjes en gebruikte het drie verschillende meetinstrumenten om te bevestigen dat het materiaal, wanneer het in compost werd geplaatst, door microben werd verteerd.
Het eerste hulpmiddel was een respirometer. Wanneer de microben compostmateriaal afbreken, komen er kooldioxide (CO2) vrij ), die de respirometer meet. Deze resultaten werden vergeleken met de afbraak van cellulose, wat wordt beschouwd als de industriestandaard van 100% biologische afbreekbaarheid. Het plantaardige polymeer kwam voor bijna 100% overeen met de cellulose.
Vervolgens gebruikte het team waterflotatie. Omdat kunststoffen niet in water oplosbaar zijn en drijven, kunnen ze gemakkelijk van het wateroppervlak worden geschept. Met tussenpozen van 90 en 200 dagen werd bijna 100% van de op aardolie gebaseerde microplastics teruggewonnen, wat betekent dat niets ervan biologisch is afgebroken. Aan de andere kant werd na 90 dagen slechts 32% van de op algen gebaseerde microplastics teruggevonden, wat aantoont dat meer dan twee derde ervan biologisch afgebroken was. Na 200 dagen was slechts 3% teruggevonden, wat aangeeft dat 97% ervan verdwenen was.
De laatste meting betrof een chemische analyse via gaschromatografie/massaspectrometrie (GCMS), waarbij de aanwezigheid werd gedetecteerd van de monomeren die werden gebruikt om het plastic te maken, wat erop wijst dat het polymeer werd afgebroken tot zijn oorspronkelijke plantaardige materialen. Scanning-elektronenmicroscopie liet verder zien hoe micro-organismen de biologisch afbreekbare microplastics koloniseren tijdens het composteren.
"Dit materiaal is het eerste plastic waarvan is aangetoond dat het 'geen' microplastics creëert zoals wij het gebruiken", zegt Stephen Mayfield, co-auteur van het artikel, hoogleraar aan de School of Biological Sciences en medeoprichter van Algenesis. "Dit is meer dan alleen een duurzame oplossing voor de levenscyclus van het einde van het product en onze overvolle stortplaatsen. Dit is eigenlijk plastic dat ons 'niet' ziek gaat maken."
Het creëren van een milieuvriendelijk alternatief voor op aardolie gebaseerde kunststoffen is slechts een deel van de lange weg naar levensvatbaarheid. De voortdurende uitdaging is om het nieuwe materiaal te kunnen gebruiken op reeds bestaande productieapparatuur die oorspronkelijk was gebouwd voor traditioneel plastic, en op dit punt boekt Algenesis vooruitgang.
Ze werken samen met verschillende bedrijven om producten te maken die gebruik maken van de plantaardige polymeren die zijn ontwikkeld bij UC San Diego, waaronder Trelleborg voor gebruik in gecoate stoffen en RhinoShield voor gebruik bij de productie van hoesjes voor mobiele telefoons.
"Toen we met dit werk begonnen, kregen we te horen dat het onmogelijk was", aldus Burkart. "Nu zien we een andere realiteit. Er is nog veel werk aan de winkel, maar we willen mensen hoop geven. Het is mogelijk."