Plastiga hüvasti jätmine on tänapäeva ühiskonna mure vältida pinnase ja põhjaveekihtide saastumist. Ja selleks, et vältida mikroplast jõuda elusorganismideni. Sellised institutsioonid nagu EL on selles osas juba vastu võtnud olulisi seadusandlikke muudatusi. Sellest aga ei piisa. Neid tuleb kombineerida teadusuuringutega, et leida uusi materjale, mis seda oma eeliste ja puuduste tõttu adekvaatselt asendaksid.

Õnneks on selles osas juba olulisi edusamme. Hispaania teadlane Harvardist on üks maailma juhtivaid eksperte kitosaan. See on biolagunev materjal mis avab paljutõotava stsenaariumi tööstuses ja meditsiinis. Huvitav alternatiiv plastikuga hüvastijätmisele.

En Crickwoo Oleme keskkonnahooldusest väga huvitatud. Seega saame aru, et teadlikkus lapsepõlvest ja teadusuuringud on kaks peamist alustalast, millel planeedi kaitse põhineb.

Sel põhjusel oleme sellest järeldusest teadlikud alternatiivsed materjalid tõelise plastiga hüvastijätmiseks See on hea uudis kõigile.

Kitosaan, materjal, mis aitab meil plastikuga hüvasti jätta

“Paljud plastesemed, näiteks ühekordsed esemed või pakendid, on toodetud nende kasutuseale mõtlemata. Kui ma näiteks teen pudeli vett, siis ma ei saa sind taga ajada, et pane see vastavasse anumasse.» Need on Barcelona ülikooli nanobiotehnoloogia doktori, Harvardi teadlase ja ülikooli professori Javier Fernándezi sõnad. Singapuri Tehnika- ja Disainiülikool. Sellel plastitarbimise vähendamisele keskendunud teadlasel on oma panus: kitosaan.

Javier Fernándezil on nüüd kolm teaduslikku publikatsiooni kitosaani omadused. See biolagunev materjal võib plastist loobuda ja avada uusi uurimisvõimalusi meditsiinis, tööstuses ja 3D-printimises.

Esimene uurimus kitosaani kohta, et plastikuga hüvasti jätta

Sinu esimene väljaanne, avaldatud aastal Advanced Materials 2012. aastal lukustas teadlane end sõna otseses mõttes, nagu ta ütleb, Harvardi zooloogia raamatukogusse. Ta tegi seda, et hoolikalt uurida putukate ja koorikloomade kestad. Nii leidis ta aluse loomiseks kripeldama, segu, mis põhineb kitosaan ja fibroiin.

Kitosaan on looduslikult esinev materjal koorikloomade ja putukate kestads. Ja fibroiin a siidiproteiin. Seetõttu nii looduslikest materjalidest kui ka putukatest pärit.

«Putukate nahk koosneb kitosaanist, valkudest ja kõige välimises osas on veekindel vahataoline kiht. Kitosaan ja fibroiin annavad koos luustikule jäikuse tiibades või elastsuse liigestes,” selgitab teadlane.

Nende omaduste illustreerimiseks tsiteerib uurija juhtumit Rhodnius Prolixus, Kesk- ja Lõuna-Ameerikas levinud putukas. "See on võimeline kontrollima oma jäikust, näiteks siis, kui see paisub, et imeda teistelt liikidelt verd."

Seega reprodutseeris teadlane seda sama putukate struktuuri looduses, et kujundada a kripeldama kellele kuulub a tugevus, mis kahekordistub plastikust —120 MPa — ja lisaks on see biolagunev.

Raskused ja väljakutsed taskukohase kitosaani otsimisel

“Avaldamise tulemusel saime palju kõnesid materjali rakendamisest huvitatud ettevõtetelt,” selgitab teadlane.

Ühest küljest tahab tööstus plastikuga hüvasti jätta. Vähendage oma sõltuvust sellest materjalist. Ja teisest küljest on meditsiiniettevõtted huvitatud rakendustest, mis ulatuvad hernia ravist, resorbeeruvast õmblusest, kirurgilisest liimist või kunstnahast. Kuid siidiga oli probleem, mis "muutis protsessi tööstuslikul eesmärgil väga kulukaks", selgitab teadlane.

Seega töötas Javier Fernándezi meeskond vähendada kulusid tööstusharus. Ja lõpuks leidis ta täpse valemi, et luua siidita kitosaan, mis jäljendab suurepäraselt selle loomulikke omadusi. See teine ​​postitus toimus 2013. aastal ka teadusajakirjas Täiustatud funktsionaalsed materjalid.

Teadlane väidab, et nad ei loo uut materjali. "Me anname tööd mikroelektroonika ja nanotehnoloogia tehnikad kujundada struktuur ja sellel olevad erakordsed omadused kitosaan looduses et saaks seda kasutada ka muude rakenduste jaoks,” selgitab ta.

Aare prügikastis

Materjali üks peamisi eeliseid plastikuga hüvasti jättes on see, et kitosaan on väga odav. "Traditsiooniliselt oleme seda jäätmetena kasutanud," ütleb teadlane. "See on nii krevettide pead ja kestad kalatööstuse kogutud, millest enamik läheb otse prügikasti. Lisaks on seda väga lihtne hankida, kuna see on tselluloosi järel suuruselt teine ​​orgaaniline materjal Maal.

Kord sisse laboratoorium, kitosaan saabub hommikusöögihelvestega sarnaselt pulbri või helveste kujul. Selle lahustamiseks lisatakse vett ja äädikhapet. Äädikhappe prootonid reageerivad kitosaaniga, nii et viimase molekulid eralduvad ja saadakse 4% kitosaani lõplik lahustumine vees.

"Nüüd tahame, et kitosaan saaks selle taastada struktuur ja looduslikud omadused alates sellest lahustumisest,” selgitab teadlane. Seega nõuab protsess teist faasi, milles lahus aurustatakse "väga kontrollitud viisil". "Seal on täpne aeg, mille jooksul lahus muutub vedelkristalliks, mis puudutamisel on väga sarnane plastiliiniga, nii et see voolab, kuid säilitab kristallimolekulid," selgitab Javier Fernández. Sõltuvalt aurustumisastmest on segu vedelamad või viskoossemad.

Seejärel a kolmas akadeemiline töö avaldati 2014. aasta alguses aastal Makromolekulaarsed materjalid ja tehnika, süveneb kitosaani kui materjali võimalustesse printida 3D-s suuri struktuure ja muuta tootmine skaleeritavaks. Kuid tänapäeval nõuab see tehnika ettevõtetelt oma tootmisprotsessi muutmist, nii et nad eeldavad, et edasine arendus lõpeb sisaldama kitosaani kindlasti

Plastiku varjus

Nii paljude ees kitosaani rakendused ja kulukasu, miks pole teie stuudio siiani plahvatanud? Hispaania teadlane meenutab, et kitosaan avastati 19. sajandil ja 20. sajandi alguses uuriti selle omadusi nii kaugele, et Keemiaettevõte DuPont säilitada patentide selle aja kohta.

Siiski plasti tutvustamine, toode, mida teadlane kirjeldab kui "70. sajandi materjali", põhjustas kitosaani ja muude materjalide uurimise peatamise. See teadusharu taastati alles eelmise sajandi XNUMXndatel säästvate materjalide pärast muretsemise tõttu.

Paljutõotav tulevik

"Oleme päästnud unustatud materjali, et proovida seda kasutada nii nagu loodus ja keskkonnaga kooskõlas," ütleb teadlane.

Selge näide on selles videos, kus kitosaani pinnale istutatud seeme kasvab ja õitseb 20 päevaga. "Kitosaan laguneb keskkonnas ja me teame vähemalt, et see ei takista teiste liikide kasvu," kommenteerib Javier Fernández.

Teadlane ütleb, et "umbes paari aasta pärast" võib kitosaani tootmine olla ulatuslik. Sellegipoolest lisab ta, et "kilekottide kasutamine on seadusandlikust seisukohast lihtsalt lahendatav, kuna ühiskonnal ei oleks sellega palju probleeme riidest kotid”. Teisest küljest nõuab plasti laiem kasutamine "tehnoloogilist arengut uute materjalidega, millel pole keskkonnamõju".

Nüüdsest ja nüüdseks Singapuris elama asunud Javier Fernández jätkab kitosaani rakenduste täiustamist. Ta kinnitab igal juhul, et jätkab suhtlemist Harvardi ja MIT-iga. Selles mõttes lõpetas ta enne lahkumist koostöö osakonnaga Neri OxmanMIT Media Labi professor.

Crickwoo pooldame plasti kasutamisega hüvasti jätmist bioväetised ja teaduslik uurimine veel ühe sammuga keskkonna parandamiseks ja saavutamiseks tervemad mullad.