Новая биопластиковая соломинка для питья разлагается в океане быстрее, чем бумага
Исследователи тестируют долговечность пластиковых соломинок в морских условиях и работают над совершенствованием вариантов, которые разлагаются быстрее, чем обычные бумажные соломинки. Результаты исследования показали, что некоторые биоразлагаемые соломинки могут разлагаться на 50% за 16 недель в морской среде, что может помочь снизить загрязнение океанов и предложить альтернативу традиционным пластиковым изделиям.
Соломинки входят в число наиболее распространенных отходов из пластика, загрязняющих побережья. С увеличением производства, потребления и утилизации пластиковых изделий ученые и производители разрабатывают альтернативные материалы, которые выполняют те же функции, не усугубляя проблему экологического загрязнения пластиком. Однако не все пластиковые материалы одинаковы. Производители имеют разные формулы пластика на основе различных полимеров, искусственно добавленных химических веществ и других компонентов.
Разные виды пластика обладают разной стойкостью в окружающей среде и разлагаются по-разному в океане. Новые материалы, такие как целлюлозный диацетат, стали альтернативой нефтяным продуктам и активно используются в производстве товаров. Ученые из Института океанографии Вудс Холла изучают процессы разложения различных элементов пластика в океане, чтобы понять, как долго они могут оставаться в окружающей среде.
В новой статье, опубликованной в ACS Sustainable Chemistry & Engineering, ученые WHOI Колин Уорд, Брайан Джеймс, Крис Редди и Янчен Сан сравнили различные виды пластиковых и бумажных соломинок для питья, чтобы выяснить, какие из них разлагаются быстрее на прибрежных участках океана. В рамках исследования ученые сотрудничали с компанией Eastman, специализирующейся на биопластике, которая предоставила финансовую поддержку, стала соавтором статьи и дала материалы для анализа.
Колин Уорд отметил: «Мы пока не имеем полного понимания, в течение какого времени пластик сохраняется в океане, поэтому мы разрабатываем методы для оценки скорости разложения этих материалов. Оказалось, что существуют биопластиковые соломинки, которые демонстрируют довольно быструю разлагаемость. Это хорошая новость».
Они подвесили восемь различных типов соломинок в баке с проточной морской водой из залива в штате Массачусетс. Контролировали температуру, воздействие света и другие окружающие переменные, чтобы имитировать естественную морскую среду. Все соломинки проверялись на признаки разложения в течение 16 недель, характеризовались микробные сообщества, образующиеся на них. Ученые тестировали соломинки из CDA, полигидроксиалканоатов (PHA), бумаги, PLA и PP. За время погружения в баки соломинки из CDA, PHA и бумаги разложились до 50%, прогнозируя сроки разложения на прибрежьях океана от 10 до 20 месяцев. Соломинки из PLA и PP не показали измеримых признаков разложения.
Исследователи провели сравнение двух типов соломинок, изготовленных из CDA, — твердую и вспененную. Прототип пенопластовой соломинки был создан для проверки, ускорится ли разложение за счет увеличения поверхности. Эксперименты показали, что скорость разложения пенопластовой соломинки была выше на 184% по сравнению с твердой соломинкой, что привело к уменьшению ожидаемого срока службы в условиях окружающей среды по сравнению с бумажными соломинками.
Ученые отметили, что у пенопластовой соломинки есть положительные свойства: ее ожидаемый срок службы короче, чем у бумажных соломинок, но при этом она сохраняет характеристики привычных пластиковых или биопластиковых соломинок. Что делает ее альтернативой традиционным пластиковым соломинкам по сравнению с бумажными, которые быстро разлагаются в океане, но также быстро становятся сырыми при использовании.
Наука поддерживает отказ от привычного использования пластика. Эти материалы вредят людям и окружающей среде, а пластиковая промышленность влияет на изменение климата, внося значительный вклад в общие выбросы парниковых газов. Учитывая обилие пластиковых отходов в мировых океанах и пищевой цепи, крайне важно разработать новые, более экологически чистые материалы, которые позволят перейти к экономике с замкнутым циклом и безопасно разлагаться в окружающей среде при попадании туда случайно.
И хотя некоторые настаивают на полном отказе от пластмасс, остается фактом, что пластик будет неизбежной частью нашей повседневной жизни. Поэтому важно осознать, что главная задача заключается в сотрудничестве с компаниями для минимизации негативного воздействия при попадании этих материалов в окружающую среду.
«Мы понимаем важность проведения тестирования, валидации и изучения процесса разложения наших продуктов на основе CDA в морской среде, но нам не хватало необходимых ресурсов», — отметил Карбек. «Учитывая опыт и оборудование, имеющиеся у WHOI, мы объединили усилия для решения этой проблемы. Это партнерство показывает силу сотрудничества между промышленностью и научным сообществом в достижении общих целей и создании положительного воздействия».
Исследовательская группа также обнаружила, что микробные сообщества разлагающихся соломинок были уникальными для каждого материала. Однако микробные сообщества на обеих не разлагающихся соломинках были одинаковыми, несмотря на совершенно разную химическую структуру. Это стало еще одним доказательством, что местные микробы разлагали биоразлагаемую соломинку, в то время как второй тип соломинки, вероятно, сохраняется в океане.
Ранее уже сообщалось, что человеческая зависимость от пластика является серьезной проблемой и поэтому исследователи заинтересованы в новом материале, который обладает способностью к разложению благодаря бактериям, обитающим внутри него. Этот инновационный вид пластика разрабатывается с использованием термопластичного полиуретана (TPU) и бактерий Bacillus subtilis, способных к биоразложению. Во время экспериментов ученые успешно адаптировали бактерии к высоким температурам, до 135 °C, которые необходимы для смешения бактериальных спор и TPU.
