2022 m. visame pasaulyje buvo išmesta daugiau nei ketvirtis milijardo tonų plastiko – o perdirbta buvo tik 14 proc. Likusi dalis buvo sudeginta arba užkasta.
Praktinio, biologiškai skaidaus plastiko perspektyva yra žinoma jau mažiausiai 35 metus, ir buvo bandoma gaminti tokias medžiagas iš visko, nuo bambuko iki jūros dumblių. Tačiau iš tiesų daugelis tokių medžiagų yra sunku kompostuoti, o jų gamintojai pateikia nerealius reikalavimus.
Dabar Yuwei Gu ir jo kolegos iš Naujojo Džersio universiteto (JAV) kuria technologiją, leidžiančią gaminti plastiką, kurio gyvavimo trukmė yra tiksliai sureguliuota ir kuris gali greitai suirti komposte arba natūralioje aplinkoje.
Y. Gu susidomėjo, kodėl natūralūs, ilgų grandinių polimerai – tokie kaip DNR ir RNR – gali suirti palyginti greitai, o sintetiniai, tokie kaip plastikas, negali – ir ar yra būdas atkartoti tokį procesą.
Natūralūs polimerai turi chemines struktūras, vadinamas kaimyninėmis grupėmis, kurios padeda skaidytis. Šios struktūros skatina vidines reakcijas, vadinamas nukleofilinėmis atakomis, kurios nutraukia polimerų grandinių ryšius – bet įprastų plastikų atveju tai tai reikalauja daug energijos.
Y. Gu ir jo komanda sukūrė dirbtines chemines struktūras, kurios imituoja šias kaimynines grupes, ir pridėjo jas gaminant naują plastiką. Mokslininkai nustatė, kad gautas medžiagas galima lengvai suskaidyti ir kad keičiant priedų struktūrą galima tiksliai nustatyti, kiek laiko medžiaga išlieka nesuskaidyta.
Po plastiko susiskaidymo ilgos polimerų grandinės virsta mažais fragmentais, kuriuos, kaip tikisi Y. Gu, bus galima panaudoti naujų plastikų gamybai arba jie saugiai ištirps aplinkoje.
„Ši strategija geriausiai tinka plastikams, kurių skilimas galėtų būti kontroliuojamas nustatant jų suirimą per kelias dienas ar mėnesius, todėl matome didelį potencialą tokioms taikymo sritims kaip maisto pakuotės ir kitos trumpalaikės vartojimo medžiagos, – sako Y. Gu. – Šiuo metu tai mažiau tinka plastikams, kurie turi išlikti stabilūs dešimtmečius – pavyzdžiui, statybinėse medžiagose ar ilgalaikėse konstrukcinėse detalėse.“
Tačiau prieš pradedant komerciškai naudoti šį naujovišką plastiko tipą, reikia išspręsti keletą problemų. Po plastiko skilimo liekantis skystis susideda iš polimerinių grandinių fragmentų – todėl reikia atlikti papildomus bandymus, siekiant užtikrinti, kad šis dalelių mišinys nėra toksiškas ir gali būti saugiai išleistas į gamtą.
Be to, šiuo metu dekompozicijai pradėti reikalinga ultravioletinė šviesa – nors aplinkos Saulės šviesos pakanka. Tačiau kol mokslininkai nerastų būdų sukurti medžiagas, kurios gali skaidytis tamsoje, bet koks plastikas, kuris bus užkastas ar kitaip uždengtas, liks aplinkoje beveik neribotą laiką.
Tyrimas publikuotas žurnale „Nature Chemistry“.
Parengta pagal „New Scientist“.