Море получило шанс на дыхание: новый материал растворяется в волнах, как мираж среди глубин
Учёные из Центра изучения новых материалов RIKEN (CEMS) разработали уникальный биоразлагаемый пластик, который способен растворяться в морской воде. Новый материал прочен, пригоден для переработки и может стать решением одной из самых острых экологических проблем — загрязнения микропластиком.
Почему миру нужен новый пластик
Современные пластмассы долговечны, но именно эта особенность делает их губительными для природы. Миллионы тонн пластиковых отходов ежегодно попадают в океаны, распадаясь на микрочастицы, которые вредят морской флоре, фауне и даже человеку. Хотя уже созданы некоторые биоразлагаемые альтернативы, большинство из них, включая PLA, не растворяются в воде, а значит, не спасают моря от загрязнения.
"С помощью этого нового материала мы создали семейство пластиков, которые прочны, стабильны, пригодны для вторичной переработки и, что немаловажно, не образуют микропластик", — сказал профессор Такудзо Аида, RIKEN.
Его команда предложила решение — супрамолекулярный пластик, сохраняющий прочность традиционного материала, но разлагающийся в морской воде без следа.
Как работает супрамолекулярная структура
В основе нового пластика лежит сочетание двух ионных мономеров, связанных "солевыми мостиками". Эти связи достаточно прочны, чтобы обеспечивать устойчивость материала, но при контакте с морской водой они распадаются под действием электролитов.
"Считалось, что обратимые связи делают супрамолекулярные пластики слабыми и нестабильными", — пояснил профессор Такудзо Аида.
"Наши материалы доказывают обратное: они надёжны, но при этом безопасно разрушаются при контакте с солёной водой", — добавил Аида.
Такой подход позволил объединить, казалось бы, несовместимое — долговечность и экологическую безопасность.
Процесс создания и ключевые свойства
Для синтеза нового материала исследователи использовали пищевой краситель — гексаметафосфат натрия — и мономеры гуанидиния. Оба компонента нетоксичны и могут быть переработаны бактериями после разрушения пластика.
"Ключевым этапом оказалось "опреснение": без него материал становился хрупким и непригодным для использования", — рассказал химик Рё Хираяма, RIKEN.
Во время испытаний учёные заметили, что при погружении готового пластика в морскую воду химические связи разрушались, и материал растворялся за несколько часов. В почве он полностью разлагался за десять дней, превращаясь в вещества, обогащающие землю фосфором и азотом.
Сравнение: традиционные и новые пластики
| Параметр | Обычные пластики | Новый супрамолекулярный пластик |
|---|---|---|
| Разлагается в морской воде | Нет | Да |
| Возможность переработки | Ограниченная | Полная |
| Токсичность | Часто присутствует | Отсутствует |
| Прочность | Высокая | Аналогичная или выше |
| Опасность микропластика | Высокая | Отсутствует |
Эти характеристики делают материал универсальным — его можно использовать в упаковке, 3D-печати, медицине и других сферах.
Применение и экологические преимущества
Помимо разлагаемости, новый пластик безопасен при переработке: он не выделяет углекислый газ и не горит. Команда RIKEN испытала различные комбинации сульфатов гуанидиния и получила пластики разной твёрдости и эластичности — от жёстких, устойчивых к царапинам, до гибких, похожих на резину.
"Мы смогли создать материал, который можно адаптировать под разные нужды — от твёрдых до мягких пластиков", — отметил профессор Такудзо Аида.
Эта адаптивность открывает путь к использованию нового материала в производстве упаковки, медицинских инструментов и даже биосовместимых имплантов.
Советы шаг за шагом: как проходит переработка нового пластика
-
Пластик помещают в солёную воду, где электролиты разрушают солевые связи.
-
Полученную смесь фильтруют, выделяя мономеры гексаметафосфата и гуанидиния.
-
Оба компонента осаждаются и извлекаются в виде порошков.
-
Из этих порошков можно повторно создать исходный материал.
-
При необходимости пластик полностью биоразлагается, не оставляя отходов.
Исследователям удалось вернуть 91 % одного компонента и 82 % другого, что делает процесс переработки крайне эффективным.
Плюсы и минусы новой технологии
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Полностью разлагается в морской воде | Производство пока дорогостоящее |
| Безопасен и нетоксичен | Требует контроля условий синтеза |
| Перерабатываем и многоразов | Не протестирован в промышленных масштабах |
| Адаптируется под разные нужды | Зависит от качества исходных мономеров |
Мифы и правда
Миф 1. "Биоразлагаемый пластик всегда безопасен для океана."
Правда: большинство современных биоразлагаемых пластиков не растворяются в воде и образуют микропластик.
Миф 2. "Разлагаемые материалы хрупкие."
Правда: супрамолекулярные пластики RIKEN столь же прочны, как обычные термопласты.
Миф 3. "Переработка биоразлагаемых пластиков невозможна."
Правда: новый материал полностью перерабатывается с минимальными потерями компонентов.
FAQ
Разлагается ли пластик полностью в морской воде?
Да, структура распадается за несколько часов, не оставляя микропластика.
Можно ли использовать этот материал в промышленности?
Да, он выдерживает температуры выше 120 °C и подходит для литья и формовки.
Безопасен ли пластик для человека и животных?
Полностью — он не токсичен и не выделяет вредных веществ при разложении.
Можно ли из него делать медицинские изделия?
Да, материал подходит для создания биосовместимых и стерильных инструментов.
Исторический контекст
Борьба с микропластиком стала одной из важнейших задач XXI века. До 90 % всех пластиковых отходов попадает в океаны, а существующие биоразлагаемые решения не решают проблему в водной среде. Команда профессора Такудзо Аиды продолжает серию исследований, начатую ещё в 1990-х, посвящённых супрамолекулярным полимерам. Их цель — создать материалы, которые не только заменят традиционные пластики, но и восстановят баланс между технологией и экологией.
