Блог

May 13, 2024

Биоразлагаемый пластик можно компостировать прямо у вас во дворе

Биоразлагаемый пластик можно компостировать прямо у вас во дворе: мы используем пластик практически во всех аспектах нашей жизни. Эти материалы дешевы в изготовлении и невероятно стабильны. Проблема возникает, когда мы закончим

Биоразлагаемый пластик можно компостировать прямо у вас во дворе: мы используем пластик практически во всех аспектах нашей жизни. Эти материалы дешевы в изготовлении и невероятно стабильны. Проблема возникает, когда мы перестаем использовать что-то пластиковое — оно может сохраняться в окружающей среде годами. Со временем пластик распадется на более мелкие фрагменты, называемые микропластиком, что может создать серьезные проблемы для окружающей среды и здоровья.

Лучшим решением было бы использовать вместо этого биоразлагаемые пластики, но многие из этих биопластиков не предназначены для разложения в условиях компостирования на приусадебных участках. Их приходится перерабатывать на коммерческих предприятиях по компостированию, которые доступны не во всех регионах страны.

Команда под руководством исследователей из Вашингтонского университета разработала новый биопластик, который разлагается в том же временном интервале, что и банановая кожура в контейнере для компоста на заднем дворе. Эти биопластики полностью изготовлены из порошкообразных клеток сине-зеленых цианобактерий, также известных как спирулина. Команда использовала тепло и давление, чтобы придать порошку спирулины различные формы — та же технология обработки, которая используется для создания обычных пластмасс. Биопластики, созданные командой Университета Вашингтона, обладают механическими свойствами, сравнимыми с одноразовыми пластиками, полученными из нефти.

Команда опубликовала эти результаты 20 июня в журнале Advanced Functional Materials.

«Мы были заинтересованы в создании биопластиков, которые были бы биополученными и биоразлагаемыми на наших дворах, а также были бы перерабатываемыми, масштабируемыми и пригодными для вторичной переработки», — сказала старший автор Элефтерия Румели, доцент кафедры материаловедения и инженерии Университета Вашингтона. «Биопластики, которые мы разработали с использованием только спирулины, не только имеют профиль разложения, аналогичный органическим отходам, но также в среднем в 10 раз прочнее и жестче, чем ранее сообщалось о биопластиках на основе спирулины. Эти свойства открывают новые возможности для практического применения пластиков на основе спирулины в различных отраслях промышленности, включая одноразовую упаковку для пищевых продуктов или бытовые пластмассы, такие как бутылки или лотки».

Исследователи решили использовать спирулину для изготовления биопластиков по нескольким причинам. Прежде всего, его можно выращивать в больших масштабах, поскольку люди уже используют его для производства различных продуктов питания и косметики. Кроме того, клетки спирулины по мере своего роста улавливают углекислый газ, что делает эту биомассу углеродно-нейтральным или потенциально углеродно-отрицательным сырьем для производства пластмасс.

«Спирулина также обладает уникальными огнестойкими свойствами», — сказал ведущий автор Хариш Айер, аспирант Университета Вашингтона в области материаловедения и инженерии. «При воздействии огня он мгновенно самозатухает, в отличие от многих традиционных пластиков, которые либо воспламеняются, либо плавятся. Эта огнестойкая характеристика делает пластмассы на основе спирулины выгодными для применений, где традиционные пластмассы могут оказаться непригодными из-за их воспламеняемости. Одним из примеров могут быть пластиковые стойки в центрах обработки данных, поскольку системы, используемые для охлаждения серверов, могут сильно нагреваться».

Создание пластиковых изделий часто включает в себя процесс, в котором используется тепло и давление для придания пластику желаемой формы. Команда Университета Вашингтона применила аналогичный подход к своим биопластикам.

«Это означает, что нам не придется перепроектировать производственные линии с нуля, если мы хотим использовать наши материалы в промышленных масштабах», — сказал Румели. «Мы устранили один из распространенных барьеров между лабораторией и расширением ее масштабов для удовлетворения промышленного спроса. Например, многие биопластики изготавливаются из молекул, которые извлекаются из биомассы, такой как морские водоросли, и смешиваются с модификаторами производительности перед изготовлением пленок. Этот процесс требует, чтобы материалы были в форме раствора перед отливкой, и это невозможно масштабировать».

Другие исследователи использовали спирулину для создания биопластиков, но биопластики исследователей из Университета Вашингтона намного прочнее и жестче, чем предыдущие попытки. Команда Университета Вашингтона оптимизировала микроструктуру и связь внутри этих биопластиков, изменяя условия их обработки — такие как температура, давление и время в экструдере или горячем прессе — и изучая структурные свойства полученных материалов, включая их прочность, жесткость и ударную вязкость.