Bisfenol A, eller BPA, är en kemikalie som ofta används för att göra hårda, klara plaster. Det är en hormonstörande substans som har kopplats till många negativa hälsoeffekter, inklusive hjärt-kärlsjukdomar och diabetes. 2013 förbjöd den amerikanska regeringen användningen av det i babyprodukter som kommer i kontakt med mat, som flaskor eller förpackningar av modersmjölksersättning.

Vid den tiden drog U.S. Food and Drug Administration slutsatsen att viss exponering var säker för vuxna. Men andra hälsomyndigheter, inklusive European Food Safety Authority, har kommit fram till att nivåerna av BPA som FDA anser vara säkra kan ha negativa hälsoeffekter för vuxna också.

I början av juni 2022 signalerade FDA att man omprövar vilken mängd exponering för BPA som är säker för vuxna, och tillkännagav att man skulle ompröva sin vägledning om användningen av BPA i plaster som kommer i kontakt med livsmedel.

Som syntetisk polymerkemist tänker jag mycket på hur man designar nya polymerer, med särskilt fokus på hur man gör det hållbart. Det är naturligt att undra varför företag inte bara ersätter BPA med en annan kemikalie om hälsan är ett sådant problem. Hemligheten bakom vad som gör BPA till en så oersättlig ingrediens i plast är samma sak som leder till dess hälsorisker - molekylens kemiska struktur.

Vad är BPA?

BPA är en liten molekyl gjord av två kolringar med ett bundet syre och väte fästa i vardera änden. BPA kan reagera med andra kolbaserade molekyler för att bilda långa kedjor, med BPA-molekylerna sammanfogade av små kemiska länkar.

Nästan all BPA som produceras i världen används för att tillverka plast, mestadels en specifik typ som kallas polykarbonat. BPA-härledda polykarbonater är transparenta, otroligt starka, lätta och börjar inte smälta eller förlora strukturell integritet förrän de når mycket höga temperaturer. Dessa egenskaper gör polykarbonater utmärkt lämpade för användning i allt från glasögonglas till vattenflaskor.

Allt handlar om strukturen

Inom kemi betyder struktur allt. Anledningen till att olika material har olika egenskaper beror på deras kemiska struktur.

BPA-polymerer är stela eftersom kolringarna i BPA-molekyler i sig är stela. Jämför detta med polyeten, det tunna, flexibla materialet som används för att tillverka plastpåsar. De långa kedjorna av repeterande molekyler som utgör polyeten är mycket flexibla. Så plasten de producerar är också mycket böjlig.

Hur läcker BPA ur plast?

När BPA-plast tillverkas är nästan alla individuella molekyler av BPA kemiskt bundna till plasten. Så det mesta av BPA som läcker ut ur matbehållare eller vattenflaskor beror på att plasten långsamt bryts ner.

När BPA-polykarbonater utsätts för vatten och värme - säg när du stoppar en plastflaska i din diskmaskin - kan de kemiska bindningarna som länkar dessa BPA-molekyler bryts ner i en process som kallas hydrolys. På grund av sin unika struktur är BPA-polykarbonater i allmänhet mer känsliga för hydrolys än plaster som polyeten.

Hydrolys bryter ner plast på kemisk nivå, och detta frigör en liten mängd BPA-molekyler i miljön. I en studie fann forskare att processen att tvätta en polykarbonatflaska urlakade 0,2 till 0,3 milligram BPA i varje liter vatten. För sammanhanget är detta hundratals gånger mindre koncentrerat än nivåerna av kalcium och natrium i dricksvatten.

Sökningen efter en BPA-ersättning

BPA är en hormonstörande substans, vilket betyder att det stör hur hormoner fungerar i kroppen. Med tanke på de negativa hälsoeffekterna av att konsumera BPA och det faktum att det bryts ner när det utsätts för vatten, har kemister letat efter ersättningar i flera år.

Ett stort problem med att designa nya plaster är att byte av BPA mot en annan molekyl kanske inte blir av med de negativa hälsoeffekterna. Precis som den kemiska strukturen hos BPA bestämmer materialets egenskaper, är strukturen också det som utlöser de negativa biologiska effekterna. Endokrina störande ämnen som BPA kan, på grund av deras strukturer som liknar naturliga hormoner, binda till och aktivera endokrina receptorer.

Forskning har visat att strukturellt liknande kemiska ersättningar, såsom bisfenol F, ger liknande hälsoeffekter som BPA.

Det är inte heller lätt att byta in en ny molekyl som har en annan kemisk struktur eftersom plasten då förlorar de önskvärda egenskaperna hos BPA-polykarbonater. Men det finns en del lovande ny forskning. En undersökningsväg fokuserar på att tillverka polykarbonater genom att reagera stela biobaserade molekyler med koldioxidgas.

Polykarbonater är en allestädes närvarande del av det moderna livet. När forskare utvecklar nya material är det viktigt att inte bara ta hänsyn till hälsoriskerna – som EPA gör med BPA – utan även miljöeffekterna. + Utforska vidare

Forskare gör plast mer nedbrytbar under UV-ljus

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.