10 godzin temu
Tworzywa sztuczne, które można zaprogramować tak aby rozkładały się na żądanie – pomysł rodem z książek Scince Fiction właśnie wdrożyli w życie naukowcy z Rutgers University. Opracowali materiały, które mogą się rozkładać w codziennych warunkach bez ciepła czy agresywnych chemikaliów.
W swoich badaniach naśladowali naturalne polimery, takie jak DNA i RNA, aby ich architekturę móc włączyć do chemicznej struktury tworzyw sztucznych, które również mają strukturę polimerową. Normalnie spajające je wiązania chemiczne są bardzo trwałe, stąd tak trudno rozkładać wszelkiego rodzaju plastiki. Konwencjonalne podejścia do biodegradowalności tworzyw – polegające na wprowadzaniu wiązań nietrwałych i rozszczepialnych – często wiążą się z koniecznością kompromisu między stabilnością, a łatwością dekonstrukcji.
Kluczem do odkrycia ekipy z Rutgers University był sposób ułożenia składników struktury chemicznej tworzywa sztucznego – tak aby znalazły się w idealnym położeniu, umożliwiającym im rozpoczęcie rozkładu w momencie zadziałania bodźca. „Precyzyjne przestrzenne ułożenie grup nukleofilowych względem wiązań nietrwałych reguluje kinetykę rozszczepienia poprzez przesunięcie zespołu konformacyjnego w kierunku geometrii reaktywnych”, w swoim artykule podsumowali to autorzy badania.
Proces rozkładu może być wbudowany lub uruchomiony z zewnątrz dzięki światła ultrafioletowego albo jonów metali. W ten sposób wprowadzili do nich mechanizm autodestrukcji – można zaprojektować materiały, które rozkładają się w ciągu dni, miesięcy, a choćby lat.
„Chcieliśmy zmierzyć się z jednym z największych wyzwań współczesnych tworzyw sztucznych. Naszym celem było znalezienie nowej strategii chemicznej, która pozwoliłaby tworzywom sztucznym rozkładać się naturalnie w codziennych warunkach bez potrzeby stosowania specjalnych zabiegów.” mówi Yuwei Gu, jeden z członków ekipy badawczej. Wstępne testy laboratoryjne wykazały, iż ciecz powstająca w wyniku rozkładu nie jest toksyczna, choć potrzebne są dalsze badania w celu potwierdzenia długoterminowego bezpieczeństwa.
/Fot: Zyanya Citlalli for Unsplash+//
