Последние работы учёных указывают на то, что засорение пластиком происходит повсеместно. Микропластик обнаружили в мозге и других органах человека. Несметное количество выброшенных пластиковых изделий, включая огромный остров из пластика в Тихом океане, заставляет учёных искать этому материалу быстроразлагаемую альтернативу. Похоже, японские учёные ближе всех подошли к знаковому рубежу.

Источник изображения: University of Tokyo

Исследователи из Центра изучения новых материалов RIKEN и Токийского университета разработали новый пластиковый материал. Он не уступает по прочности традиционным пластмассам на нефтяной основе, но распадается на исходные компоненты при воздействии соли. Встречающиеся в природе бактерии затем перерабатывают эти компоненты, не оставляя после себя микропластиковых или нанопластиковых загрязнений.

Современный биоразлагаемый пластик до конца не перерабатывается в природе. По крайней мере, за достаточно короткое время. Представленный японскими учёными материал без остатка растворяется в солёной воде всего за час, а в земле, где также есть соли, — примерно за 200 часов в зависимости от размера образца.

Отмечается, что материал не токсичен для человека, огнеупорен и не выделяет углекислый газ. После нанесения покрытия он функционирует как любое обычное пластиковое изделие. В настоящее время команда сосредоточена на разработке оптимального метода нанесения покрытия, что указывает на то, что материал еще не готов к коммерциализации.

Пластиковые отходы являются основной причиной растущих экологических проблем в мире, с которыми сталкивается наша планета. Организация Объединенных Наций прогнозирует, что в течение следующих 15 лет уровень загрязнения пластиком утроится, а ежегодно в мировой океан будет попадать от 23 до 37 млн тонн отходов. Полностью разлагаемый пластик хотя бы перестанет усугублять проблему.

Появление роботизированных систем по сортировке отходов стало благом для сферы утилизации, но одновременно с этим вычеркнуло из списка перерабатываемых вещей пластик чёрного цвета. Оптические системы банально не способны распознавать его на конвейере. Но даже если бы они смогли с этим справиться, остаётся вопрос непосредственно переработки, чему мешает особый химический состав чёрного пластика. Обойти проблему смогли учёные из США.

Измельчённый чёрный полистирол в пробирке под сфокусированными лучами солнца. Источник изображения: Hanning Jiang

Пластик чёрного цвета, например, в виде крышечек на одноразовых стаканчиках для кофе или пищевых контейнеров должен быть одновременно прочным при непосредственном использовании и подлежащим последующей переработке. Его разложение, как правило, происходит в бескислородной камере при нагреве до 300 °C, что не может считаться энергоэффективным в большом масштабе. Использование же иных красителей или присадок, которые помогли бы чёрному пластику распадаться при более мягких условиях, не подходит для изготовления упаковки длительного хранения.

Исследователи из США предложили окрашивать полистирол добавками из технического углерода. В некотором приближении — это сажа, но получаемая в пределах строгих технических условий. При освещении ярким солнечным и даже под искусственным светом технический углерод в составе полистирола начинает участвовать в реакции фототермической конверсии. Он поглощает фотоны и преобразует их в тепло, помогая пластику распадаться — переводя связанные с ним молекулы полистирола в жидкие стиролы. Жидкие растворы можно использовать повторно для изготовления пластиковых изделий.

В серии опытов учёные показали, что добавки из технического углерода помогают превратить под ярким освещением в стиролы до 53 % чёрного полистирола. В случае сфокусированного солнечного света степень разложения достигает 80 %. Если чёрный полистирол на основе технического углерода смешать с отходами полистирола других цветов, то в совокупности в стиролы превращается до 67 % утилизируемого сырья.