Plast, který zmizí v moři: Japonský tým vyvinul pevný materiál rozložitelný ve slané vodě

Vědci z RIKEN Center for Emergent Matter Science, vedení Takuzo Aidou, představili nový plast, který se v oceánu kompletně rozloží a nezanechá po sobě škodlivé mikroplasty. Výsledky svého výzkumu publikovali 22. listopadu v prestižním časopise Science.

Cílem bylo najít alternativu ke klasickým plastům, které se v přírodě nerozkládají a představují ekologickou zátěž. I když existují biologicky rozložitelné plasty, například PLA, v mořském prostředí jsou neúčinné, protože nejsou rozpustné ve vodě. To umožňuje vznik mikroplastů, které poškozují vodní ekosystémy a končí i v potravním řetězci.

Nový plast

Nový plast je založen na supramolekulárních polymerech, jejichž struktura je tvořena vratnými vazbami. Vědecký tým vytvořil materiál kombinací dvou iontových monomerů, které spolu vytvářejí síť tzv. solných můstků – ty dodávají plastu pevnost i pružnost. Jeden z monomerů, sodný hexametafosfát, se běžně používá jako potravinářská přísada. Druhý vychází z guanidiniových iontů. Oba jsou rozložitelné bakteriemi.

„Ačkoliv se supramolekulární plasty považovaly za slabé, náš nový materiál ukazuje opak,“ uvádí Aida. Vazby zůstávají stabilní, dokud se plast nedostane do kontaktu s elektrolyty, jaké se nacházejí v mořské vodě – tam se materiál rozpadne během několika hodin.

Při výrobě vědci smíchali oba monomery ve vodě a vznikly dvě vrstvy. Hustá spodní fáze obsahovala struktury nutné pro tvorbu plastu, zatímco vrchní vrstva nesla přebytečné soli. Po odstranění soli a vysušení vznikl pevný plast alkyl SP2. Pokud se opět vystaví slané vodě, struktura se naruší a plast se rozloží.

Bez toxického oxidu

Materiál je netoxický, nehořlavý a při zpracování neuvolňuje oxid uhličitý. Dá se tvarovat při teplotách nad 120 °C jako běžné termoplasty. Pomocí různých kombinací guanidiniových solí je možné upravit jeho vlastnosti – vytvořit například tvrdé, elastické nebo ohebné varianty.

Výzkumníci vytvořili i další verzi, založenou na polysacharidech, která se rovněž rozkládá v oceánu. Takový materiál se může uplatnit ve 3D tisku, zdravotnictví nebo výrobě biologicky odbouratelných výrobků.

Z hlediska udržitelnosti je nový plast vysoce efektivní – po rozpuštění ve slané vodě bylo možné získat zpět 91 % hexametafosfátu a 82 % guanidinia. V půdě se plast rozložil za 10 dní a přitom působí podobně jako hnojivo, protože uvolňuje fosfor a dusík.

„Tento nový materiál otevírá dveře k výrobě plastů, které jsou pevné, funkční, recyklovatelné a hlavně – nezanechávají mikroplasty,“ uzavírá Aida.