Der Abschied von Plastik ist ein Anliegen der heutigen Gesellschaft Vermeiden Sie eine Kontamination von Böden und Grundwasserleitern. Und um das zu verhindern Mikroplastik lebende Organismen erreichen. Wichtige diesbezügliche Gesetzesänderungen wurden bereits von Institutionen wie der EU verabschiedet. Es reicht jedoch nicht aus. Diese müssen mit der Forschung kombiniert werden, um neue Materialien zu finden, die es aufgrund seiner Vorteile und ohne seine Nachteile angemessen ersetzen.

Glücklicherweise gibt es diesbezüglich bereits relevante Fortschritte. Ein spanischer Wissenschaftler aus Harvard ist einer der weltweit führenden Experten auf diesem Gebiet Chitosan. Dies ist ein biologisch abbaubares Material was ein vielversprechendes Szenario für Industrie und Medizin eröffnet. Eine interessante Alternative zum Abschied von Plastik.

En Crickwoo Der Umweltschutz liegt uns sehr am Herzen. Daher verstehen wir, dass die Bewusstsein aus der Kindheit und wissenschaftliche Forschung sind zwei der großen Säulen, auf denen der Schutz des Planeten basiert.

Aus diesem Grund ist uns dieser Befund bekannt Alternative Materialien für den Abschied von echtem Plastik Es sind gute Nachrichten für alle.

Chitosan, das Material, das uns hilft, uns von Plastik zu verabschieden

„Viele Kunststoffgegenstände, wie zum Beispiel Einwegartikel oder Verpackungen, werden hergestellt, ohne an ihre Nutzungsdauer zu denken. Wenn ich zum Beispiel eine Flasche Wasser mache, kann ich Sie nicht dazu zwingen, sie in den entsprechenden Behälter zu füllen. Dies sind die Worte von Javier Fernández, Doktor der Nanobiotechnologie an der Universität Barcelona, ​​​​Forscher in Harvard und Professor an der Singapur Universität für Technologie und Design. Dieser Wissenschaftler, dessen Karriere sich auf die Reduzierung des Plastikverbrauchs konzentriert, hat seine eigene Wette: Chitosan.

Javier Fernández hat mittlerweile drei wissenschaftliche Veröffentlichungen zum Thema Chitosan-Eigenschaften. Dieses biologisch abbaubare Material könnte Kunststoff ersetzen und neue Forschungsmöglichkeiten in der Medizin, Industrie und im 3D-Druck eröffnen.

Erste Forschung zu Chitosan, um sich von Plastik zu verabschieden

Für dein erster Beitrag, veröffentlicht in Fortgeschrittene Werkstoffe Im Jahr 2012 schloss sich der Forscher, wie er sagt, buchstäblich in der Harvard Zoology-Bibliothek ein. Er tat es, um das sorgfältig zu studieren Schalen von Insekten und Krebstieren. Damit legte er den Grundstein für die Schaffung des schrill, eine Mischung basierend auf Chitosan und Fibroin.

Chitosan ist ein natürlich vorkommendes Material in Krustentier- und InsektenpanzerS. Und Fibroin a Seidenprotein. Daher sowohl natürliche Materialien als auch solche von Insekten.

„Die Haut eines Insekts besteht aus Chitosan und Proteinen und an der äußersten Stelle befindet sich eine wasserfeste, wachsartige Schicht. Chitosan und Fibroin verleihen dem Skelett zusammen Steifheit in den Flügeln oder Elastizität in den Gelenken“, erklärt der Wissenschaftler.

Um diese Eigenschaften zu veranschaulichen, führt der Forscher den Fall an Rhodnius Prolixus, ein häufiges Insekt in Mittel- und Südamerika. „Es ist in der Lage, seine Steifheit zu kontrollieren, beispielsweise wenn es sich aufbläst, um Blut von anderen Arten aufzunehmen.“

Daher reproduzierte der Forscher dieselbe Struktur von Insekten in der Natur, um eine zu entwerfen schrill Wem gehört ein Festigkeit, die doppelt so hoch ist wie die von Kunststoff —120 MPa — und darüber hinaus ist es biologisch abbaubar.

Schwierigkeiten und Herausforderungen bei der Suche nach erschwinglichem Chitosan

„Aufgrund der Veröffentlichung erhielten wir zahlreiche Anrufe von Unternehmen, die an der Umsetzung des Materials interessiert waren“, erklärt der Wissenschaftler.

Einerseits will sich die Branche von Plastik verabschieden. Reduzieren Sie Ihre Abhängigkeit von diesem Material. Andererseits sind Medizinunternehmen an Anwendungen interessiert, die von der Hernienheilung, resorbierbarem Nahtmaterial, chirurgischem Kleber bis hin zu künstlicher Haut reichen. Allerdings gab es bei Seide ein Problem, das „das Verfahren für industrielle Zwecke sehr teuer machte“, erklärt der Wissenschaftler.

So arbeitete das Team von Javier Fernández Kosten reduzieren in der Industriebranche. Und schließlich fand er die genaue Formel, um ein Chitosan ohne Seide herzustellen, das seine natürlichen Eigenschaften perfekt reproduziert. Das zweiter Beitrag fand 2013 statt, ebenfalls in der Fachzeitschrift Fortgeschrittene Funktionsmaterialien.

Der Forscher besteht darauf, dass sie kein neues Material schaffen. "Wir stellen an Techniken der Mikroelektronik und Nanotechnologie die Struktur und die außergewöhnlichen Eigenschaften, die sie besitzt, zu entwerfen Chitosan in der Natur um es für andere Anwendungen nutzen zu können“, erklärt er.

Ein Schatz im Müll

Einer der Hauptvorteile des Materials beim Abschied von Plastik ist, dass Chitosan sehr günstig ist. „Traditionell haben wir es als Abfall verwendet“, sagt der Forscher. „Es ist der Fall Garnelenköpfe und -schalen von der Fischereiindustrie gesammelt, die meisten davon landen direkt im Müll. Darüber hinaus ist es sehr leicht zu gewinnen, da es nach Zellulose das zweithäufigste organische Material auf der Erde ist.“

Einmal in der LaborChitosan kommt in Pulver- oder Flockenform vor, ähnlich einem Frühstücksflocken. Zum Auflösen werden Wasser und Essigsäure zugesetzt. Die Protonen der Essigsäure reagieren mit Chitosan, so dass sich dessen Moleküle trennen und eine endgültige Auflösung von 4 % Chitosan in Wasser entsteht.

„Was wir nun wollen, ist, dass das Chitosan seinen Zustand wiedererlangt Struktur und natürliche Eigenschaften ausgehend von dieser Auflösung“, erklärt der Wissenschaftler. Daher erfordert der Prozess eine zweite Phase, in der die Lösung „sehr kontrolliert“ verdampft wird. „Es gibt eine bestimmte Zeit, in der sich die Lösung in einen Flüssigkristall verwandelt, der sich bei Berührung sehr ähnlich wie Plastilin anfühlt, sodass er fließt, aber Kristallmoleküle zurückhält“, erklärt Javier Fernández. Je nach Verdunstungsgrad hat die Mischung eher flüssige oder viskose Eigenschaften.

Anschließend a Dritte wissenschaftliche Arbeit Anfang 2014 erschienen Makromolekulare Materialien und Technikbefasst sich mit den Möglichkeiten von Chitosan als Material, um große Strukturen in 3D zu drucken und die Produktion skalierbar zu machen. Heutzutage erfordert diese Technik jedoch von den Unternehmen eine Änderung ihres Produktionsprozesses, so dass sie damit rechnen, dass die weitere Entwicklung abgeschlossen sein wird Chitosan einarbeiten auf jeden Fall.

Im Schatten von Plastik

Angesichts so vieler Chitosan-Anwendungen und Kostenvorteile, warum ist dein Studio bis jetzt nicht explodiert? Der spanische Forscher erinnert sich, dass Chitosan im 19. Jahrhundert entdeckt wurde und dass seine Eigenschaften zu Beginn des 20. Jahrhunderts soweit erforscht wurden Chemieunternehmen DuPont bewahren Patente dieser Zeit.

Die Einführung von Kunststoff, ein Produkt, das der Forscher als „das Material des 70. Jahrhunderts“ bezeichnet, führte dazu, dass die Forschung an Chitosan und anderen Materialien eingestellt wurde. Erst in den XNUMXer Jahren des letzten Jahrhunderts kam es aufgrund der Sorge um nachhaltige Materialien zu einer Wiederbelebung dieses Wissenschaftszweigs.

Eine vielversprechende Zukunft

„Wir haben ein vergessenes Material gerettet, um zu versuchen, es wie die Natur und im Einklang mit der Umwelt zu nutzen“, sagt der Forscher.

Ein klares Beispiel wird in diesem Video gezeigt, in dem ein auf eine Chitosanoberfläche gepflanzter Samen in 20 Tagen wächst und blüht. „Chitosan wird in der Umwelt abgebaut und wir wissen zumindest, dass es das Wachstum anderer Arten nicht behindert“, sagt Javier Fernández.

Der Wissenschaftler sagt, dass die Produktion von Chitosan „ungefähr in ein paar Jahren“ in großem Maßstab erfolgen kann. Dennoch fügt er hinzu, dass „die Verwendung von Plastiktüten aus gesetzgeberischer Sicht leicht gelöst werden könnte, da die Gesellschaft keine großen Probleme mit der Verwendung haben würde.“ Bolsas de Tela“. Andererseits erfordert die Verwendung von Kunststoff in größerem Maßstab „eine technologische Entwicklung mit neuen Materialien, die keine Auswirkungen auf die Umwelt haben“.

Von nun an wird Javier Fernández, der bereits in Singapur installiert ist, die Anwendungen von Chitosan weiter perfektionieren. Er versichert jedenfalls, den Kontakt zu Harvard und dem MIT fortzusetzen. In diesem Sinne schloss er vor seiner Abreise eine Zusammenarbeit mit der Abteilung für Neri Ochsenmann, Professor am MIT Media Lab.

Bei Crickwoo plädieren wir dafür, sich von Plastik und der Verwendung von zu verabschieden Biodünger und wissenschaftliche Erforschung mit einem weiteren Schritt, um die Umwelt zu verbessern und zu erreichen gesündere Böden.