Plast, som nu finns överallt i den moderna världen, har blivit ett växande hot mot människors och miljöns hälsa. Runt om på planeten sträcker sig bevis på plastföroreningar från matkassar i djuphavet till mikroplaster i våra livsmedel och till och med i vårt blod.

Forskare vid University of California San Diego letar efter lösningar för att motverka ökningen av plastavfall och har utvecklat nya biologiskt nedbrytbara material som är designade för att ersätta konventionellt använd plast. Efter att ha bevisat att deras polyuretanskum bryts ned i landbaserad kompost, har ett tvärvetenskapligt team av forskare, inklusive UC San Diego-biologen Stephen Mayfield och kemisterna Michael Burkart och Robert "Skip" Pomeroy, nu visat att materialet bryts ned biologiskt i havsvatten. Resultaten publiceras i tidskriften Science of the Total Environment.

Forskarna arbetar för att ta itu med ett plastföroreningsproblem som nu beskrivs som en global miljökris. År 2010 uppskattade forskare att 8 miljarder kilo plast kommer in i havet under ett enda år, med en brant upptrappning som förutspås till 2025. När plastavfallet kommer ut i havet stör de marina ekosystemen, migrerar till centrala platser och bildar skräp som den stora Pacific Garbage Patch, som täcker ett område på mer än 1,6 miljoner kvadratkilometer. Dessa plaster bryts aldrig ned, utan bryts snarare upp till allt mindre partiklar och blir så småningom mikroplaster som finns kvar i miljön i århundraden.

I samarbete med studiens medförfattare Samantha Clements, en marinbiolog och forskardykare vid Scripps Institution of Oceanography, genomförde UC San Diego-forskarna en serie tester av deras biologiskt nedbrytbara polyuretanmaterial – som för närvarande används som skum i de första kommersiellt tillgängliga biologiskt nedbrytbara skorna (säljs av en spinoff-företag som heter Blueview) - vid Scripps Ellen Browning Scripps Memorial Pier och Experimental Aquarium. Pirens läge gav forskarna tillgång till och en unik möjlighet att testa material i det naturliga kustnära ekosystemet, vilket är den exakta miljön där det är mest sannolikt att skurkplaster hamnar.

Teamet fann att ett sortiment av marina organismer koloniserar på polyuretanskummet och biologiskt nedbryter materialet tillbaka till deras startkemikalier, som konsumeras som näringsämnen av dessa mikroorganismer, i havsmiljön. Data från studien tyder på att mikroorganismerna, en blandning av bakterier och svampar, lever i hela den naturliga marina miljön.

"Okorrekt omhändertagande av plast i havet bryts ner till mikroplaster och har blivit ett enormt miljöproblem", säger Mayfield, professor vid School of Biological Sciences och chef för California Center for Algae Biotechnology. "Vi har visat att det är absolut möjligt att tillverka högpresterande plastprodukter som också kan brytas ned i havet. Plast borde inte hamna i havet i första hand, men om de gör det blir detta material mat för mikroorganismer och inte plast skräp och mikroplast som skadar vattenlevande liv."

Skor, inklusive flip-flops, världens populäraste sko, utgör en stor andel av plastavfallet som hamnar i världens hav och deponier. För att fullständigt testa och analysera deras polyuretanmaterial, utvecklade vid UC San Diego under de senaste åtta åren, gick studien med experter inom biologi, polymer- och syntetisk kemi och marin vetenskap. Skumprover exponerades för tidvatten- och vågdynamik och spårades för molekylära och fysiska förändringar med hjälp av Fourier-transform infraröd spektroskopi och svepelektronmikroskopi. Resultaten visade att materialet började brytas ned på så lite som fyra veckor. Forskarna identifierade sedan mikroorganismer från sex marina platser runt San Diego som kan bryta ner och konsumera polyuretanmaterialet.

"Ingen enskild disciplin kan ta itu med dessa universella miljöproblem, men vi har utvecklat en integrerad lösning som fungerar på land - och nu vet vi också att de bryts ned i havet", säger Mayfield. "Jag blev förvånad över att se hur många organismer som koloniserar på dessa skum i havet. Det blir något som liknar ett mikrobiellt rev."

Den fullständiga listan över medförfattare till tidningen är:Natasha Gunawan, Marissa Tessman, Daniel Zhen, Lindsey Johnson, Payton Evans, Samantha Clements, Robert Pomeroy, Michael Burkart, Ryan Simkovsky och Stephen Mayfield. + Utforska vidare

Hållbara sneakers:Forskare skapar världens första biologiskt nedbrytbara sko