Mikroplaster är små, nästan oförstörbara fragment som fälls från vardagliga plastprodukter. När vi lär oss mer om mikroplaster blir nyheterna värre. Redan väldokumenterade i våra hav och mark, vi upptäcker dem nu på de mest osannolika platser:våra artärer, lungor och till och med moderkakor.
Det kan ta allt från 100 till 1 000 år för mikroplast att bryta ner och under tiden blir vår planet och vår kropp mer förorenad med dessa material varje dag.
Att hitta hållbara alternativ till traditionell petroleumbaserad plast och mikroplast har aldrig varit viktigare. Ny forskning från forskare vid University of California San Diego och materialvetenskapsföretaget Algenesis visar att deras växtbaserade polymerer bryts ned biologiskt – även på mikroplastnivå – på mindre än sju månader.
Uppsatsen, vars författare alla är professorer från UC San Diego, alumner eller tidigare forskare, finns i Scientific Reports .
"Vi har precis börjat förstå implikationerna av mikroplaster. Vi har bara skrapat på ytan av att känna till miljö- och hälsoeffekterna", säger professor i kemi och biokemi Michael Burkart, en av tidningens författare och en av Algenesis medgrundare. "Vi försöker hitta ersättningar för material som redan finns, och se till att dessa ersättningar kommer att brytas ned biologiskt i slutet av sin livslängd istället för att samlas i miljön. Det är inte lätt."
"När vi först skapade dessa algbaserade polymerer för ungefär sex år sedan, var vår avsikt alltid att de skulle vara helt biologiskt nedbrytbara", säger en annan av tidningens författare, Robert Pomeroy, som också är professor i kemi och biokemi och en Algenesis-medarbetare. grundare. "Vi hade massor av data som tydde på att vårt material höll på att försvinna i komposten, men det här är första gången vi har mätt det på mikropartikelnivå."
För att testa dess biologiska nedbrytbarhet malde teamet sin produkt till fina mikropartiklar och använde tre olika mätverktyg för att bekräfta att materialet, när det placerades i en kompost, smälte av mikrober.
Det första verktyget var en respirometer. När mikroberna bryter ner kompostmaterial frigör de koldioxid (CO2). ), som respirometern mäter. Dessa resultat jämfördes med nedbrytningen av cellulosa, som anses vara industristandarden för 100 % biologisk nedbrytbarhet. Den växtbaserade polymeren matchade cellulosan till nästan 100 %.
Därefter använde teamet vattenflottning. Eftersom plaster inte är vattenlösliga och de flyter, kan de lätt tas bort från vattenytan. Med intervaller på 90 och 200 dagar återvanns nästan 100 % av den petroleumbaserade mikroplasten, vilket betyder att ingen av den hade brutits ned biologiskt. Å andra sidan, efter 90 dagar återfanns endast 32 % av den algbaserade mikroplasten, vilket visar att mer än två tredjedelar av den hade brutits ned biologiskt. Efter 200 dagar återfanns endast 3 %, vilket tyder på att 97 % av det hade försvunnit.
Den sista mätningen involverade kemisk analys via gaskromatografi/masspektrometri (GCMS), som detekterade närvaron av monomererna som användes för att tillverka plasten, vilket indikerar att polymeren höll på att brytas till dess utgångsväxtmaterial. Scanning-elektronmikroskopi visade vidare hur mikroorganismer koloniserar den biologiskt nedbrytbara mikroplasten under kompostering.
"Det här materialet är den första plasten som har visat sig "inte" skapa mikroplaster när vi använder den", säger Stephen Mayfield, en medförfattare till papper, professor vid School of Biological Sciences och medgrundare av Algenesis. "Detta är mer än bara en hållbar lösning för produktens slutliga livscykel och våra trånga deponier. Det här är faktiskt plast som 'inte' kommer att göra oss sjuka."
Att skapa ett miljövänligt alternativ till petroleumbaserad plast är bara en del av den långa vägen till lönsamhet. Den pågående utmaningen är att kunna använda det nya materialet på redan existerande tillverkningsutrustning som ursprungligen byggdes för traditionell plast, och här gör Algenesis framsteg.
De har samarbetat med flera företag för att tillverka produkter som använder de växtbaserade polymerer som utvecklats vid UC San Diego, inklusive Trelleborg för användning i belagda tyger och RhinoShield för användning vid tillverkning av mobiltelefonfodral.
"När vi började det här arbetet fick vi höra att det var omöjligt", konstaterade Burkart. "Nu ser vi en annan verklighet. Det finns mycket arbete att göra, men vi vill ge människor hopp. Det är möjligt."
Mer information: Marco N. Allemann et al, Snabb biologisk nedbrytning av mikroplaster genererad från biobaserad termoplastisk polyuretan, Scientific Reports (2024). DOI:10.1038/s41598-024-56492-6
Tillhandahålls av University of California - San Diego
