Ryhmä japanilaisia tutkijoita on kehittänyt uuden kasviperäisen materiaalin, joka hajoaa kokonaan merivedessä muutaman tunnin kuluessa. Tämä keksintö voi mullistaa taistelun maailmanlaajuista muovisaastetta vastaan.
Sisältö
Muovia on kaikkialla. Kaukaisilla rannoilla, kaloissa, maaperässä, joissa ja jopa omassa kehossamme. Suurin osa siitä ei häviä: se hajoaa yhä pienemmiksi palasiksi, jotka jäävät sinne vuosikymmeniksi. Mutta japanilainen tiimi on juuri esitellyt materiaalin, joka katkaisee tämän kierron radikaalisti. Kasvipohjainen muovi, joka on riittävän kestävää päivittäiseen käyttöön, liukenee kokonaan meriveteen , jättäen jälkeensä kiinteitä jäännöksiä. Ei jätteitä, ei mikromuovia. Ehdotus, joka voi muuttaa käsityksemme ongelmallisimmasta pakkausmateriaalista.
Muovi, joka ei hajoa palasiksi, katoaa.
Useimmat muovit, jotka on merkitty ”biohajoaviksi”, vaativat hyvin erityisiä olosuhteita: korkeita lämpötiloja, kontrolloitua kosteutta tai erikoistuneita teollisuuslaitoksia. Meressä, jossa vesi on kylmää ja suolaista, ne käyttäytyvät melkein kuin tavallinen muovi. Ne säilyvät vuosia hajoamalla palasiksi, kunnes ne muuttuvat näkymättömiksi.
Japanissa kehitetty materiaali perustuu toiseen ajatukseen: estää fragmentoituminen kokonaan. Sen sijaan, että se hajoaisi yhä pienemmiksi palasiksi, se liukenee. Se siirtyy suoraan kiinteästä tilasta liukoiseen tilaan estäen tavanomaisen mikroplastin muodostumisen. Tämä lähestymistapa perustuu selkeään ekologiseen tavoitteeseen: luoda muovi, joka hajoaa nopeasti joutuessaan mereen.
Selluloosa lähtökohtana uudelle muovityypille
RIKENin edistyneiden materiaalien keskuksessa tutkija Takuzo Aidan tiimin kehittämä materiaali käyttää selluloosaa, biosfäärin yleisin luonnollinen polymeeri. Erityisesti se käyttää karboksimetyyliselluloosaa, jonka johdannaista valmistetaan jo teollisessa mittakaavassa ja käytetään eri aloilla, kuten elintarviketeollisuudessa, tekstiiliteollisuudessa ja kosmetiikassa.
Muuttaakseen tämän kasviperäisen raaka-aineen toiminnalliseksi muoviksi tutkijat käyttivät ionipolymerointiprosessia vedessä huoneenlämmössä välttäen aggressiivisia liuottimia. Tuloksena saatiin polymeeriverkko, jossa on väliaikaisia sähköstaattisia sidoksia, joka on riittävän vakaa normaalin käyttöiän ajan, mutta herkkä meriveden suolapitoisuudelle.
Tämä kemiallinen ero on erittäin tärkeä: kyseessä ei ole muovi, joka ”hajoaa nopeammin”, vaan muovi, joka muuttaa ominaisuuksiaan heti, kun se joutuu kosketuksiin meriveden kanssa.
Materiaalin lujuus varmistetaan ionisidoksilla – vastakkaisilla varauksilla varustettujen molekyylien välisillä sidoksilla. Nämä sidokset säilyvät hyvin makeassa vedessä. Mutta kun muovi joutuu kosketuksiin meriveden kanssa, joka on rikas natrium- ja kloori-ioneilla, nämä ionit alkavat kilpailla näiden sidosten kanssa ja rikkoa niitä.
Tämän seurauksena materiaali hajoaa ja muuttuu liuokseksi sen sijaan, että hajoaisi kiinteiksi palasiksi. Tämä estää näkymättömien mikromuovien tai kestävien hiukkasten muodostumisen, jotka voisivat päätyä ravintoketjuun tai kertyä sedimentteihin.
Ennenaikaisen hajoamisen estämiseksi muovissa on erittäin ohut suojakerros, joka takaa vakauden käytön aikana, mutta ei vuosien ajan, jos se päätyy vahingossa ympäristöön.
Mukautuvat muovit: joustavista kalvoista jäykkään levyihin.
Tiimi havaitsi, että alkuperäiset koostumukset olivat liian jäykkiä, mikä on yleinen puute selluloosapohjaisissa materiaaleissa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi he lisäsivät koliinikloridia, pehmitintä, joka antaa polymeeriketjujen liukua toisiaan vasten repeämättä.
Pienillä muutoksilla materiaali voi toimia joustavana kalvona kevyille pakkauksille, läpinäkyvänä 0,07 mm paksuna levynä tai jäykempänä materiaalina yksinkertaisille pakkauksille.
Mekaanisissa testeissä jotkut vaihtoehdot osoittivat 130 %:n venymän, mikä sopii käytettäväksi kevyessä elintarvikepakkauksessa.
Käytännön esittelynä tiimi valmisti hedelmäpussin, joka kesti helposti useiden tomaattien painon – juuri niiden tuotteiden, jotka päätyvät useimmin mereen.
Tämän muovin tärkein etu on, että se ei hajoa. Se ei hajoa. Se ei muodosta välituotteita. Se ei muodosta pysyviä jätteitä.
Sen sijaan se muuttuu liukoiseksi, alistuu täysin luonnollisille kemiallisille reaktioille ja välttää hitaan hajoamisprosessin, joka on tyypillistä nykyiselle meriympäristön pilaantumiselle.
Nyt on kriittinen hetki, koska mikromuovia on yhä vaikeampi seurata ja tuhota. Sitä on simpukoissa, kalassa, ruokasuolassa ja jopa ihmisen kudoksissa. Ainoa toteuttamiskelpoinen pitkän aikavälin strategia on vähentää sen lähteitä.
Materiaali, joka voidaan kierrättää suljetussa kierrossa.
Mielenkiintoista on, että liukeneminen ei tarkoita materiaalin menetystä. Tutkijat ovat osoittaneet, että komponentit voidaan regeneroida lisäämällä elektrolyyttiä, joka aiheuttaa polymeeriketjujen uudelleenjärjestäytymisen. Tämä tarkoittaa, että samaa materiaalia voidaan tuottaa useita kertoja ilman lisäkasvimateriaalia.
Ongelma on kuitenkin logistinen: liuenneen polymeerin talteenottoon tarvitaan erikoistuneita keräysjärjestelmiä, jotka ovat vielä kaukana laajamittaisesta toteutuksesta. Tämä konsepti avaa kuitenkin oven uusille kemiallisen kierrätyksen malleille, jotka perustuvat liukoisuuteen eikä fragmentaatioon.
Jos tämä materiaali onnistutaan tuottamaan teollisessa mittakaavassa, se voi ratkaista yhden vakavimmista ongelmista: mikromuovin kertymisen meren ekosysteemeihin. Sen nopea hajoaminen suolaisessa vedessä rajoittaa fragmenttien esiintymistä, joiden hajoaminen kestää vuosikymmeniä.
Lisäksi siinä käytetään kasviperäisiä raaka-aineita ja vesiprosesseja, vähennetään riippuvuutta öljystä, suljetaan pois myrkylliset liuottimet ja tarjotaan hajoamismekanismi, joka on yhteensopiva todellisten ympäristöolosuhteiden kanssa, ei vain teollisten kompostointilaitosten kanssa.
Rannikko-, maatalous- tai matkailualueilla, joissa pakkausten vuotaminen on yleistä, sen käyttö voi toimia lisätoimenpiteenä ympäristön suojelemiseksi.
Se ei korvaa kulutuksen vähentämistä tai tehokkaampia hallintajärjestelmiä, mutta se on suuri askel eteenpäin: muovi, joka kestää kuormitusta tarvittaessa… ja katoaa, kun kaikki muu on tullut käyttökelvottomaksi.
