Дослідження показало, що нова біопластикова соломка розкладається в океані ще швидше, ніж папір

Дослідники визначають термін служби комерційних соломинок для пиття в прибережному океані та розробляють прототип біопластикової соломинки, яка розкладається навіть швидше, ніж папір. Дослідження WHOI показало, що деякі біологічно розкладані соломинки розкладаються до 50% протягом 16 тижнів у морському середовищі, являючи собою стійку альтернативу традиційному пластику та сприяючи зменшенню забруднення океану.

Соломка є одним із найпоширеніших пластикових відходів, які засмічують узбережжя. Оскільки виробництво, споживання та утилізація пластикових виробів зростає, вчені та виробники розробляють альтернативні матеріали, які працюють так само ефективно, не додаючи до постійного забруднення навколишнього середовища пластиком.

Але не всі пластики виготовляються однаково — різні виробники мають різні склади базових полімерів — наприклад, полімолочної кислоти (PLA) і поліпропілену (PP) — і хімічних добавок. Це означає, що різні пластикові склади поводяться по-різному в навколишньому середовищі та розкладаються в океані з різною швидкістю. На ринку з’явилися нові матеріали, які відходять від продуктів, отриманих з нафти, наприклад діацетат целюлози (CDA), полімер, отриманий з деревної целюлози, який широко використовується в споживчих товарах, і вчені Океанографічного інституту Вудс Хоула (WHOI) працюють над цим. щоб кількісно визначити тривалість життя різноманітних виробів із пластику в навколишньому середовищі, щоб відповісти на невирішене питання, як довго соломинки зберігаються в океані?

Випробування та результати деградації соломи

У новій статті, опублікованій в ACS Sustainable Chemistry & Engineering , вчені WHOI Коллін Ворд, Брайан Джеймс, Кріс Редді та Янчен Сан порівняли різні типи пластикових і паперових трубочок для пиття, щоб побачити, які найшвидше розкладаються в прибережному океані. . Вони співпрацювали з вченими з компанії з виробництва біопластику Eastman, які надали фінансування, зробили внесок як співавтори та надали матеріали для дослідження.

«Нам бракує чіткого розуміння того, як довго пластик зберігається в океані, тому ми розробляємо методи вимірювання швидкості розкладання цих матеріалів», — сказав Уорд. «Виявляється, у цьому випадку є деякі біопластикові соломинки, які насправді розкладаються досить швидко, і це хороша новина».

Перспективні розробки в галузі біорозкладаної соломки

Їхній підхід передбачав підвішування восьми різних типів соломин у резервуарі з безперервно текучою морською водою з Мартас-Він’ярд Саунд, Массачусетс. Цей метод також контролює температуру, освітленість та інші змінні середовища, щоб імітувати природне морське середовище. Протягом 16 тижнів перевіряли всі соломинки на ознаки розкладання, а також характеризували мікробні спільноти, що ростуть на соломинках.

«Мені було цікаво зрозуміти долю, стійкість і токсичність пластику, а також те, як ми можемо використовувати цю інформацію для розробки матеріалів наступного покоління, які будуть кращими для людей і планети», — сказав Джеймс. «У нас є унікальна можливість перенести навколишнє середовище океану на сушу в наших резервуарах у лабораторії екологічних систем. Це дає нам дуже контрольоване середовище з природною морською водою».

Вони протестували соломинки з CDA, полігідроксіалканоатів (PHA), паперу, PLA та PP. Протягом кількох тижнів, коли соломинки були занурені в резервуари, CDA, PHA та паперові соломинки деградували до 50%, прогнозуючи тривалість життя в навколишньому середовищі в прибережному океані 10-20 місяців. Соломини PLA та PP не показали вимірних ознак деградації.

Вплив солом’яних матеріалів на навколишнє середовище

Потім вчені порівняли дві соломинки, виготовлені з CDA — одну тверду, а іншу пінопластову, обидві надані Eastman. Соломка, виготовлена ​​зі спіненого CDA, була прототипом, щоб побачити, чи збільшення площі поверхні прискорить руйнування. Вони виявили, що швидкість розкладання пінопласту була на 184% швидшою, ніж його твердий аналог, що призвело до меншого прогнозованого терміну служби в навколишньому середовищі, ніж у паперових соломинок.

«Унікальні аспекти цієї пінопластової соломинки полягають у тому, що вона здатна мати менший очікуваний термін служби, ніж паперові соломинки, але зберігає властивості, якими ви насолоджуєтеся від пластикової або біопластикової соломинки», — сказав Джеймс, зробивши її перспективною альтернативою звичайним пластиковим соломинкам. у порівнянні з паперовими соломинками, які швидко розкладаються в океані, але, за словами авторів, погіршують досвід користувача, стаючи намокаючими.

Промисловість та екологічні перспективи

«Це дослідження може бути надзвичайно цінним для виробників соломинок, оскільки надає інформовані та прозорі дані під час вибору матеріалу для соломинок. Більше того, це дає впевненість у тому, що соломинки на основі CDA не сприятимуть постійному забрудненню пластиком, а також демонструє прагнення виробників соломинок пропонувати екологічно чистий продукт, який зменшує ризик для морського життя», – сказав Джефф Карбек, віце-президент Eastman з корпоративних питань. Інновація.

Постійний виклик пластику

Наука підтримує відмову від традиційних пластикових матеріалів. Забруднення пластиком завдає шкоди людям і екосистемам, а галузь виробництва пластику є великою причиною зміни клімату, на яку припадає приблизно від 4 до 5% усіх викидів парникових газів за весь життєвий цикл. Оскільки за останні 50 років пластикові відходи стають повсюдними у світовому океані та морському харчовому ланцюзі, важливо виявляти нові матеріали, які є екологічно чистими джерелами, сприяють переходу від лінійної до циркулярної економіки та руйнуються, якщо вони випадково потрапляють у навколишнє середовище.

«Хоча деякі прагнуть відмовитися від пластику, реальність така, що пластик тут залишиться. Ми намагаємося прийняти той факт, що ці матеріали будуть використовуватися споживачами, і тоді ми можемо працювати з компаніями, щоб мінімізувати їхній вплив, якщо вони потраплять у навколишнє середовище», — сказав Уорд.

Співпраця для стійких рішень

«Ми визнаємо важливість тестування, перевірки та розуміння морської деградації наших продуктів на основі CDA, але не вистачає необхідних ресурсів», — сказав Карбек. «Знаючи, що WHOI володіє достатніми знаннями та обладнанням, ми спільними зусиллями подолали цю проблему. Це партнерство демонструє силу співпраці промисловості та академічних кіл у просуванні спільних цілей і позитивному впливі».

Дослідницька група також виявила, що мікробні спільноти соломинок, які розпалися, були унікальними для кожного солом’яного матеріалу. Однак мікробні спільноти на обох соломинках, що не розкладаються, були однаковими, незважаючи на те, що вони мали дуже різні хімічні структури. Це стало додатковим доказом того, що місцеві мікроби руйнують біорозкладані соломинки, тоді як соломинки, які не піддаються біологічному розкладанню, ймовірно, залишаються в океані.

«Наше розуміння впливу забруднення пластиком на здоров’я океану дійсно невизначене, і багато в чому це зводиться до того, що ми не знаємо довгострокової долі цих матеріалів», — сказав Ворд. Він та решта дослідницької групи планують продовжити вимірювання здатності до розкладання пластикових матеріалів, сподіваючись визначити, куди далі рухатиметься галузь.

«Є багато переваг партнерства з виробниками матеріалів, включаючи доступ до аналітичних засобів, а також знання та доступ до їхніх матеріалів, яких ви не отримаєте, якщо працюєте у власному бункері», — сказав Уорд. «Ми намагаємося оптимізувати їхню продукцію для погіршення стану навколишнього середовища та, зрештою, для блага планети».

Ключові висновки

• Не всі пластики створені однаково, і деякі зберігаються в океані довше, ніж інші. Вчені WHOI роками працювали над кількісним визначенням тривалості життя різноманітних пластикових виробів у навколишньому середовищі, щоб визначити, які мають найкоротший і найдовший термін служби в океані. Щоб визначити, який пластик зберігається в океані, команда тестує різні продукти у великих резервуарах, які відтворюють природне океанське середовище. Спочатку вони зосередилися на соломинках для пиття, оскільки вони є однією з найпоширеніших форм пластикових відходів, які знаходять під час очищення пляжів.
• Автори виявили, що соломинки, виготовлені з діацетату целюлози (CDA), полігідроксіалканоатів (PHA) і паперу, розкладаються на 50% за 16 тижнів. Усі вони мали унікальні мікробні спільноти, які допомагали розщеплювати матеріал.
• Прототип соломинки від Eastman, виготовлений зі спіненого CDA, розкладався швидше, ніж твердий, а це означає, що зміна площі поверхні соломинки може прискорити процес розкладання.
• Наука підтримує відмову від стійкого пластику, що робить ще більш важливим переконатися, що нові матеріали руйнуються в разі витоку в навколишнє середовище та не забруднюють океан.