Plasticvervuiling is een dringend milieuprobleem, en onderzoekers van het Martin-Gatton College of Agriculture, Food and Environment van de Universiteit van Kentucky lopen voorop met een innovatieve oplossing.

Het Department of Biosystems and Agricultural Engineering (BAE) van de universiteit werkte samen met het Britse Department of Chemical and Materials Engineering om de kleine, vaak onzichtbare plasticdeeltjes aan te pakken die nu in de oceanen van de wereld worden aangetroffen.

Hun onderzoek, gepubliceerd in Scientific Reports , draait om een ​​intrigerende oplossing:het gebruik van natuurlijke diepe eutectische oplosmiddelen (NADES) om deze miniatuurdeeltjes uit water te vangen en te verwijderen.

"De uitdaging van micro- en nanoplastics in ons milieu heeft de laatste tijd veel aandacht gekregen", zegt Jian Shi, universitair hoofddocent bij BAE. "Deze minuscule deeltjes, vaak onzichtbaar voor het blote oog, zijn de overblijfselen van grotere plastic stukken die zijn afgebroken door zonlicht en fysieke stress. Hun grootte maakt ze notoir moeilijk te verwijderen met behulp van conventionele methoden zoals centrifugeren of filtratie, die inefficiënt of te duur zijn. ."

Plastic is een duurzaam en goedkoop materiaal, waardoor het een onmisbaar onderdeel is van het dagelijks leven. De kracht ervan is echter ook de ondergang voor het milieu.

Plastics breken niet gemakkelijk af, wat leidt tot enorme stapels afval. Na verloop van tijd vallen deze kunststoffen uiteen in kleinere fragmenten. De kleinste, nanoplastics, zijn zo klein dat ze zonder microscoop niet te zien zijn. Door hun omvang vormen ze een aanzienlijk gevaar, omdat ze door het zeeleven kunnen worden opgenomen en in de menselijke voedselketen terecht kunnen komen.

"Beschouw NADES als een soort 'magneet' die specifiek deze kleine plastic stukjes aantrekt en vasthoudt", zegt Czarena Crofcheck, BAE-professor en co-auteur van het onderzoek. "Kortom, de NADES vermengen zich met het water en 'plakken' aan het plastic, waardoor ze uit het water worden getrokken."

De moleculen in de NADES kunnen verbindingen vormen met de moleculen in de kunststoffen, een beetje zoals klittenband werkt:de ene kant plakt aan de andere. Deze eigenschap maakt NADES bijzonder goed in het grijpen en vasthouden van deze plastic deeltjes.

NADES is bovendien uniek omdat ze effectief en milieuvriendelijk zijn. Ze zijn gemaakt van natuurlijke materialen, wat betekent dat ze niet nog meer vervuilende stoffen aan het milieu toevoegen terwijl ze de bestaande opruimen.

"Onze aanpak introduceert het concept van diepe eutectische oplosmiddelen, die uniek zijn qua samenstelling en gedrag", zei Shi. "Deze oplosmiddelen zijn afkomstig van natuurlijke bronnen zoals planten en kokosnoten en veranderen van vast in vloeibaar wanneer ze worden gemengd, waardoor een effectief medium ontstaat om deze kleine plasticdeeltjes uit water te halen."

De onderzoekers concentreerden zich op polyethyleentereftalaat (PET) zoals dat wordt aangetroffen in plastic flessen, polystyreen (PS) dat wordt gebruikt voor materialen zoals het verpakken van pinda's en polymelkzuur (PLA) dat wordt gebruikt voor plastic films en voedselcontainers. Met behulp van computersimulaties konden ze op kleine schaal zien hoe deze interacties werken.

Uit hun experimenten bleek dat bepaalde NADES bijzonder goed zijn in het extraheren van dit soort plastic uit water. Deze ontdekking was cruciaal en bood een gerichte aanpak voor het verwijderen van plastics.

Het onderzoek presenteert een nieuwe, effectieve manier om water te zuiveren van micro- en nanoplastics. Bovendien biedt het een mogelijkheid om deze kunststoffen te recyclen, wat aanzienlijke voordelen voor het milieu oplevert.

"Stel je voor dat we onze totale ecologische voetafdruk kunnen verkleinen", aldus Crofcheck. "Met bijdragen uit de chemische technologie voor moleculaire simulaties hebben we ons begrip kunnen verdiepen van waarom deze oplosmiddelen effectiever zijn in het uit het water halen van kunststoffen. Dit theoretische inzicht is cruciaal voor het bevorderen van praktische toepassingen en toekomstig onderzoek."

Hoewel het onderzoek zich nog in de ontwikkelingsfase bevindt, is het team optimistisch over de mogelijke toepassingen ervan.

"Onze volgende stap is om deze oplosmiddelen op grotere schaal en onder verschillende omgevingsomstandigheden te testen," zei Shi. "Wij geloven dat NADES een gamechanger kan zijn in onze strijd tegen plasticvervuiling."

Meer informatie: Jameson R. Hunter et al, Groene oplosmiddelgemedieerde extractie van micro- en nanoplasticdeeltjes uit water, Wetenschappelijke rapporten (2023). DOI:10.1038/s41598-023-37490-6

Journaalinformatie: Wetenschappelijke rapporten

Aangeboden door Universiteit van Kentucky