Επιστήμονες δημιούργησαν πλαστικό που διαλύεται εντελώς στο θαλασσινό νερό
Σε έναν κόσμο που πνίγεται στα πλαστικά απόβλητα, οι επιστήμονες πέτυχαν κάτι που κάποτε φαινόταν αδύνατο: δημιούργησαν ένα πλαστικό τόσο ανθεκτικό όσο τα συμβατικά υλικά, το οποίο όμως διαλύεται πλήρως στο θαλασσινό νερό.
Αυτό το επαναστατικό υλικό, που αναπτύχθηκε από ερευνητές στο RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS), θα μπορούσε να δώσει λύση σε μία από τις πιο πιεστικές περιβαλλοντικές προκλήσεις του πλανήτη μας — τη συσσώρευση μικροπλαστικών στους ωκεανούς μας.
Το νέο αυτό πλαστικό δεν είναι απλώς ένα ακόμη βιοδιασπώμενο υλικό που κατακερματίζεται σε μικρότερα κομμάτια. Αντίθετα, αποσυντίθεται πλήρως στα δομικά του στοιχεία όταν εκτίθεται σε αλμυρό νερό, αφήνοντας πίσω του συστατικά που μπορούν να μεταβολιστούν από θαλάσσια βακτήρια. Σκεφτείτε το σαν ένα εξελιγμένο κύβο ζάχαρης — ενώ ένα κανονικό πλαστικό μοιάζει με πέτρα που σπάει σε μικρότερες πέτρες, αυτό το νέο υλικό διαλύεται όπως η ζάχαρη στο νερό, χωρίς να αφήνει τίποτα επιβλαβές πίσω.
Αυτό που κάνει την ανακάλυψη ιδιαίτερα συναρπαστική είναι ότι το νέο πλαστικό δεν θυσιάζει την αντοχή για χάρη της βιωσιμότητας. Η ερευνητική ομάδα δημιούργησε υλικά που είναι πιο ανθεκτικά από πολλά συμβατικά πλαστικά, με ορισμένες εκδοχές να είναι εξίσου σκληρές με τις παραδοσιακές εποξειδικές ρητίνες. Είναι διαφανή, ανθεκτικά και μπορούν να αναδιαμορφωθούν με θερμότητα, όπως τα συνηθισμένα θερμοπλαστικά. Μια εκδοχή τους αποδείχθηκε ακόμη και πυρίμαχη, προσθέτοντας πρακτική αξία.
«Ενώ η αναστρέψιμη φύση των δεσμών στα υπερμοριακά πλαστικά θεωρούνταν ότι τα καθιστά αδύναμα και ασταθή», λέει ο επικεφαλής ερευνητής Takuzo Aida, «τα νέα μας υλικά είναι ακριβώς το αντίθετο.»
Σύμφωνα με το περιοδικό Science, το μυστικό αυτού του εξαιρετικού υλικού βρίσκεται στη μοναδική του χημεία. Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά πλαστικά που συγκρατούνται από ισχυρούς χημικούς δεσμούς που δεν διασπώνται φυσικά, τα νέα αυτά πλαστικά είναι κατασκευασμένα με “αλμυρές γέφυρες” – αναστρέψιμες συνδέσεις που μπορούν να διασπαστούν από το θαλασσινό νερό. Φανταστείτε ένα εξελιγμένο σετ τουβλάκια LEGO που παραμένουν σταθερά συνδεδεμένα μέχρι να εκτεθούν σε έναν συγκεκριμένο παράγοντα που τα κάνει να διαχωρίζονται καθαρά.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δύο κύρια συστατικά: μια δακτυλιοειδή φωσφορική ένωση (εξαμεταφωσφορικό νάτριο), που ήδη χρησιμοποιείται ευρέως σε πρόσθετα τροφίμων και επεξεργασία εδαφών, και διάφορες ενώσεις γουανιδίνης, μερικές από τις οποίες προέρχονται από φυσικές πηγές. Όταν αναμειγνύονται με νερό, αυτά τα συστατικά υποβάλλονται σε μια ενδιαφέρουσα διαδικασία που ονομάζεται διαχωρισμός φάσης υγρού-υγρού — παρόμοια με τον διαχωρισμό του λαδιού από το νερό, αλλά πιο περίπλοκη.
Αυτή η διαδικασία διαχωρισμού είναι κρίσιμη για την επιτυχία του υλικού. Κατά την κατασκευή, τα ανεπιθύμητα άλατα απομακρύνονται φυσικά, αφήνοντας πίσω ένα συμπυκνωμένο υγρό που μπορεί να αποξηρανθεί σε στερεό πλαστικό. Το παραγόμενο υλικό είναι σταθερό στο κανονικό νερό αλλά αποσυντίθεται όταν εκτίθεται σε θαλασσινό νερό, καθώς το αλάτι διαταράσσει τις γέφυρες που συγκρατούν τη δομή του.
Η ομάδα έδειξε την πρακτική αξία του πλαστικού με διάφορους τρόπους. Δημιούργησαν από λεπτές μεμβράνες έως τρισδιάστατα εκτυπωμένα αντικείμενα. Έδειξαν ακόμη ότι το υλικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ισχυρή υποβρύχια κόλλα. Όταν ήθελαν να το κάνουν πιο ανθεκτικό στο νερό, πρόσθεσαν μια λεπτή προστατευτική επίστρωση, που επέτρεπε στο υλικό να διατηρεί το σχήμα του ενώ ήταν βυθισμένο.
Ίσως το πιο εντυπωσιακό είναι ότι οι ερευνητές ανέπτυξαν μια εκδοχή χρησιμοποιώντας θειική χονδροϊτίνη, έναν φυσικό πολυσακχαρίτη που βρίσκεται συνήθως στους χόνδρους. Αυτή η παραλλαγή αποδείχθηκε ακόμη πιο ισχυρή από τις αρχικές εκδοχές, δείχνοντας ότι τα βιώσιμα πλαστικά μπορούν να κατασκευαστούν από βιολογικά υλικά χωρίς συμβιβασμούς στις επιδόσεις.
Στις δοκιμές ανθεκτικότητας, τα πλαστικά έδειξαν εντυπωσιακά αποτελέσματα. Παρέμειναν σταθερά σε θερμοκρασίες έως περίπου 300°C (572°F) και εμφάνισαν χαρακτηριστικά αντοχής που ισοδυναμούσαν ή ξεπερνούσαν πολλά συμβατικά πλαστικά. Ωστόσο, όταν εκτέθηκαν σε εδαφικές συνθήκες, διασπάστηκαν πολύ ταχύτερα από τα παραδοσιακά βιοδιασπώμενα πλαστικά, όπως το PLA (πολυγαλακτικό οξύ).
Το υλικό προσφέρει επίσης τέλεια λύση για την ανακύκλωση. Όταν βυθίζεται σε θαλασσινό νερό, διασπάται στα αρχικά του συστατικά, τα οποία μπορούν να διαχωριστούν εύκολα και να επαναχρησιμοποιηθούν για την κατασκευή νέου πλαστικού. Αυτό δημιουργεί μια πραγματικά κυκλική οικονομία όπου τίποτα δεν πάει χαμένο.
Όπως και η δημιουργία που διαλύεται, οι επιπτώσεις αυτής της έρευνας είναι εξίσου σαφείς: μπορεί επιτέλους να έχουμε έναν δρόμο προς πλαστικά προϊόντα που εκπληρώνουν τον σκοπό τους χωρίς να αφήνουν μόνιμα σημάδια στον πλανήτη μας. Είναι μια λύση που, όπως και το ίδιο το υλικό, εξαφανίζεται κομψά όταν τελειώσει η αποστολή της.
