Rietjes zijn een van de meest voorkomende plastic afvalproducten aan de kust. Nu er steeds meer plastic producten worden geproduceerd, geconsumeerd en weggegooid, ontwikkelen wetenschappers en fabrikanten alternatieve materialen die net zo goed werken en niet bijdragen aan de aanhoudende plasticvervuiling in het milieu.

Maar niet alle kunststoffen zijn op dezelfde manier gemaakt. Verschillende fabrikanten hebben verschillende formuleringen van basispolymeren, zoals polymelkzuur (PLA) en polypropyleen (PP) en chemische additieven. Dat betekent dat verschillende plasticformuleringen zich anders gedragen in het milieu en met verschillende snelheden in de oceaan worden afgebroken.

Er zijn nieuwe materialen op de markt die afstand nemen van producten uit aardolie – zoals cellulosediacetaat (CDA), een polymeer afgeleid van houtpulp dat veel wordt gebruikt in consumptiegoederen – en wetenschappers van het Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) hebben gewerkt om de ecologische levensduur van een breed scala aan plastic goederen te kwantificeren en zo de onopgeloste vraag te beantwoorden:hoe lang gaan rietjes mee in de oceaan?

In een nieuw artikel gepubliceerd in ACS Sustainable Chemistry &Engineering WHOI-wetenschappers Collin Ward, Bryan James, Chris Reddy en Yanchen Sun zetten verschillende soorten plastic en papieren rietjes tegenover elkaar om te zien welke het snelst afbreken in de kustoceaan. Ze werkten samen met wetenschappers van het bioplasticproductiebedrijf Eastman.

"We hebben geen goed inzicht in hoe lang plastic in de oceaan blijft zitten, dus hebben we methoden ontworpen om te meten hoe snel deze materialen afbreken", zegt Ward. "Het blijkt dat er in dit geval een aantal bioplastic rietjes bestaan ​​die eigenlijk vrij snel afbreken, wat goed nieuws is."

Hun aanpak bestond uit het ophangen van acht verschillende soorten rietjes in een tank met continu stromend zeewater uit Martha's Vineyard Sound, Massachusetts. Deze methode controleerde ook de temperatuur, blootstelling aan licht en andere omgevingsvariabelen om het natuurlijke mariene milieu na te bootsen. Alle rietjes werden gedurende 16 weken gecontroleerd op tekenen van afbraak, en de microbiële gemeenschappen die op de rietjes groeiden werden gekarakteriseerd.

"Mijn interesse was om het lot, de persistentie en de toxiciteit van plastic te begrijpen en hoe we die informatie kunnen gebruiken om materialen van de volgende generatie te ontwerpen die beter zijn voor mens en planeet", zei James. "We hebben de unieke mogelijkheid om de omgeving van de oceaan aan land te brengen in onze tanks in het laboratorium voor milieusystemen. Het geeft ons een zeer gecontroleerde omgeving met natuurlijk zeewater."

Ze testten rietjes gemaakt van CDA, polyhydroxyalkanoaten (PHA), papier, PLA en PP. In de weken dat de rietjes in de tanks waren ondergedompeld, werden de CDA-, PHA- en papieren rietjes met wel 50% afgebroken, wat een ecologische levensduur van 10 tot 20 maanden in de kustoceaan voorspelde. De PLA- en PP-rietjes vertoonden geen meetbare tekenen van degradatie.

De wetenschappers vergeleken vervolgens twee rietjes gemaakt van CDA:het ene was vast en het andere was schuim, beide geleverd door Eastman. Het rietje gemaakt van geschuimd CDA was een prototype om te zien of het vergroten van het oppervlak de afbraak zou versnellen. Ze ontdekten dat de afbraaksnelheid van het schuimstro 184% sneller was dan die van zijn massieve tegenhanger, wat resulteerde in een kortere verwachte levensduur in het milieu dan die van papieren rietjes.

"De unieke aspecten van dit schuimrietje zijn dat het een kortere verwachte levensduur heeft dan de papieren rietjes, maar toch de eigenschappen behoudt die je geniet van een plastic of een bioplastic rietje," zei James, waardoor het een veelbelovend alternatief is voor conventionele plastic rietjes. vergeleken met papieren rietjes, die snel verslechteren in de oceaan, maar de gebruikerservaring verslechteren doordat ze drassig worden, aldus de auteurs.

“Dit onderzoek kan enorm waardevol zijn voor strofabrikanten omdat het goed geïnformeerde en transparante gegevens levert bij het selecteren van een materiaal voor rietjes. Sterker nog, het biedt de zekerheid dat op het CDA gebaseerde rietjes niet zullen bijdragen aan de aanhoudende plasticvervuiling, terwijl het ook demonstreert dat strofabrikanten toewijding aan het aanbieden van een duurzaam product dat de risico's voor het leven in zee vermindert", aldus Jeff Carbeck, Eastman's Vice President of Corporate Innovation.

De wetenschap ondersteunt het wegduwen van conventioneel plastic materiaal. Plasticvervuiling veroorzaakt schade aan mensen en ecosystemen, en de plasticindustrie draagt ​​op grote schaal bij aan de klimaatverandering en is verantwoordelijk voor grofweg 4% tot 5% van alle broeikasgasemissies gedurende hun hele levenscyclus.

Nu plastic afval de afgelopen vijftig jaar alomtegenwoordig is geworden in de voedselketen van de oceanen en de zee, is het belangrijk om nieuwe materialen te identificeren die uit duurzame bronnen afkomstig zijn, bijdragen aan de verschuiving van een lineaire naar een circulaire economie en kapot gaan als ze per ongeluk in het milieu terechtkomen. het milieu, zeggen de auteurs in een afzonderlijk commentaar gepubliceerd in Nature .

“Hoewel sommigen proberen om af te stappen van plastic, is de realiteit dat plastic een blijvertje is. We proberen het feit te accepteren dat deze materialen door consumenten zullen worden gebruikt, en dan kunnen we met bedrijven samenwerken om de impact te minimaliseren. van hen mochten ze in het milieu terechtkomen", aldus Ward.

"We erkennen het belang van het testen, valideren en begrijpen van de mariene degradatie van onze op het CDA gebaseerde producten, maar misten de noodzakelijke middelen", zei Carbeck. "Weten dat WHOI over de expertise en faciliteiten beschikte, zijn we een gezamenlijke inspanning aangegaan om deze uitdaging aan te gaan. Dit partnerschap toont de kracht van de samenwerking tussen industrie en academische wereld bij het bevorderen van gedeelde doelen en het maken van een positieve impact."

Het onderzoeksteam ontdekte ook dat de microbiële gemeenschappen van de afgebroken rietjes uniek waren voor elk materiaal van het rietje. De microbiële gemeenschappen op beide niet-afbrekende rietjes waren echter hetzelfde, ondanks dat ze enorm verschillende chemische structuren hadden. Dit leverde verder bewijs op dat de inheemse microben de biologisch afbreekbare rietjes aan het afbreken waren, terwijl de niet-biologisch afbreekbare rietjes waarschijnlijk in de oceaan achterbleven.

"Ons begrip van de impact van plasticvervuiling op de gezondheid van de oceanen is echt onzeker, en veel hiervan komt neer op het niet kennen van het lot van deze materialen op de lange termijn," zei Ward. Hij en de rest van het onderzoeksteam zijn van plan de afbreekbaarheid van plastic materialen te blijven meten, in de hoop richting te geven aan de toekomst van de industrie.

"Er zijn veel voordelen verbonden aan het samenwerken met materiaalfabrikanten, waaronder toegang tot analytische faciliteiten en kennis over en toegang tot hun materialen die je niet krijgt als je in je eigen silo werkt", zei Ward. "We proberen hun producten te optimaliseren voor degradatie in het milieu en uiteindelijk voor het welzijn van de planeet."

Meer informatie: Bryan D. James et al, Strategieën om de ecologische levensduur van rietjes in de kustoceaan te verkorten, ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2024). DOI:10.1021/acssuschemeng.3c07391

Collin P. Ward et al., Om plasticvervuiling tegen te gaan, moeten de industrie en de academische wereld zich verenigen, De natuur (2024). DOI:10.1038/d41586-024-00155-z

Journaalinformatie: ACS Duurzame Chemie &Techniek , Natuur

Aangeboden door Woods Hole Oceanographic Institution