Afscheid nemen van plastic is een zorg van de huidige samenleving verontreiniging van de bodem en watervoerende lagen te voorkomen. En om te voorkomen dat de microplastics levende organismen bereiken. Belangrijke wetswijzigingen op dit gebied zijn al aangenomen door instellingen als de EU. Het is echter niet genoeg. Deze moeten worden gecombineerd met onderzoek om nieuwe materialen te vinden die het op adequate wijze kunnen vervangen vanwege de voordelen ervan, maar zonder de nadelen ervan.

Gelukkig zijn er op dit vlak al relevante vorderingen gemaakt. Een Spaanse wetenschapper van Harvard is een van 's werelds meest vooraanstaande experts op het gebied van chitosan. Dit is een biologisch afbreekbaar materiaal wat een veelbelovend scenario opent voor de industrie en de geneeskunde. Een interessant alternatief voor het afscheid nemen van plastic.

En Krekel Wij zijn zeer geïnteresseerd in milieuzorg. Zo begrijpen wij dat de bewustzijn vanaf de kindertijd en wetenschappelijk onderzoek zijn twee van de grote pijlers waarop de bescherming van de planeet is gebaseerd.

Om deze reden zijn wij ons van deze bevinding bewust alternatieve materialen voor afscheid van echt plastic Het is goed nieuws voor iedereen.

Chitosan, het materiaal dat ons gaat helpen afscheid te nemen van plastic

“Veel plastic voorwerpen, zoals wegwerpartikelen of verpakkingen, worden vervaardigd zonder na te denken over hun levensduur. Als ik bijvoorbeeld een fles water maak, kan ik je niet achtervolgen om die in de daarvoor bestemde container te doen." Dit zijn de woorden van Javier Fernández, doctor in de nanobiotechnologie van de Universiteit van Barcelona, ​​onderzoeker aan Harvard en professor aan de Singapore University of Technology and Design. Deze wetenschapper met een carrière gericht op het terugdringen van de plasticconsumptie heeft zijn eigen weddenschap: chitosan.

Javier Fernández heeft nu drie wetenschappelijke publicaties over de chitosan eigenschappen. Dit biologisch afbreekbare materiaal zou plastic kunnen afschaffen en nieuwe wegen openen voor onderzoek in de geneeskunde, de industrie en 3D-printen.

Eerste onderzoek naar chitosan om plastic vaarwel te zeggen

Voor jouw eerste post, gepubliceerd in Geavanceerde materialen In 2012 sloot de onderzoeker zichzelf, zoals hij zegt, letterlijk op in de Harvard Zoology-bibliotheek. Hij deed dit om de situatie zorgvuldig te bestuderen schelpen van insecten en schaaldieren. Zo vond hij de basis voor het creëren van de schril, een mengsel op basis van chitosan en fibroïne.

Chitosan is een materiaal dat van nature aanwezig is in schaaldieren en insectenschelpenS. En fibroïne a zijde eiwit. Dus zowel natuurlijke materialen als die van insecten.

“De huid van een insect is gemaakt van chitosan, eiwitten en aan de buitenkant zit een waterdichte, wasachtige laag. Chitosan en fibroïne zorgen er samen voor dat het skelet stijfheid in de vleugels of elasticiteit in de gewrichten krijgt”, legt de wetenschapper uit.

Om deze eigenschappen te illustreren haalt de onderzoeker het geval aan van Rhodnius Prolixus, een veel voorkomend insect in Midden- en Zuid-Amerika. “Het is in staat zijn stijfheid onder controle te houden, bijvoorbeeld wanneer het zich opblaast om bloed van andere soorten te absorberen.”

Zo reproduceerde de onderzoeker dezelfde structuur van insecten in de natuur om een schril wie bezit een sterkte die die van plastic verdubbelt —120 MPa— en bovendien is het biologisch afbreekbaar.

Moeilijkheden en uitdagingen bij de zoektocht naar betaalbare chitosan

“Naar aanleiding van de publicatie kregen we veel telefoontjes van bedrijven die geïnteresseerd waren in de implementatie van het materiaal”, legt de wetenschapper uit.

Enerzijds wil de industrie afscheid nemen van plastic. Verminder uw afhankelijkheid van dit materiaal. En aan de andere kant zijn medische bedrijven geïnteresseerd in toepassingen variërend van herniabehandeling, resorbeerbare hechtingen, chirurgische lijm of kunsthuid. Er was echter een probleem met zijde, waardoor “het proces erg duur werd voor industriële doeleinden”, legt de wetenschapper uit.

Zo werkte het team van Javier Fernández eraan kosten verlagen in de industriële branche. En uiteindelijk vond hij de exacte formule om een ​​chitosan te creëren, zonder zijde, die de natuurlijke kenmerken perfect reproduceert. Dit tweede bericht vond plaats in 2013, ook in het wetenschappelijke tijdschrift Geavanceerde functionele materialen.

De onderzoeker houdt vol dat ze geen nieuw materiaal creëren. “Wij hebben personeel micro-elektronica en nanotechnologietechnieken om de structuur en de buitengewone eigenschappen die deze bezit te ontwerpen chitosan van aard om het voor andere toepassingen te kunnen gebruiken”, legt hij uit.

Een schat in de prullenbak

Een van de belangrijkste voordelen van het materiaal bij het afscheid nemen van plastic is dat chitosan erg goedkoop is. “Traditioneel gebruikten we het als afval”, zegt de onderzoeker. “Het is het geval garnalenkoppen en schelpen verzameld door de visserijsector, waarvan het grootste deel rechtstreeks naar de prullenbak gaat. Bovendien is het heel gemakkelijk te verkrijgen, omdat het na cellulose het meest voorkomende organische materiaal op aarde is.”

Eenmaal binnen laboratorio, komt chitosan aan in poeder- of vlokkenvorm, vergelijkbaar met ontbijtgranen. Water en azijnzuur worden toegevoegd om het op te lossen. De protonen van azijnzuur reageren met chitosan, zodat de moleculen van laatstgenoemde zich scheiden en een uiteindelijke oplossing van 4% chitosan in water wordt verkregen.

“Wat we nu willen is ervoor zorgen dat de chitosan zijn waarde terugkrijgt structuur en natuurlijke eigenschappen beginnend bij die ontbinding”, legt de wetenschapper uit. Het proces vereist dus een tweede fase waarin de oplossing ‘op een zeer gecontroleerde manier’ wordt verdampt. “Er is een exact tijdstip waarop de oplossing een vloeibaar kristal wordt, dat bij aanraking sterk lijkt op plasticine, zodat het vloeit maar kristalmoleculen vasthoudt”, legt Javier Fernández uit. Afhankelijk van de mate van verdamping zal het mengsel meer vloeibare of viskeuze eigenschappen hebben.

Vervolgens een derde academische paper gepubliceerd begin 2014 in Macromoleculaire materialen en techniek, verdiept zich in de mogelijkheden van chitosan als materiaal om grote structuren in 3D te printen en de productie schaalbaar te maken. Tegenwoordig vereist deze techniek echter dat bedrijven hun productieproces aanpassen, dus verwachten ze dat de verdere ontwikkeling zal eindigen chitosan opnemen zeker.

In de schaduw van plastic

In het aangezicht van zovelen chitosantoepassingen en kostenvoordelen, waarom is je studio tot nu toe niet ontploft? De Spaanse onderzoeker herinnert zich dat chitosan in de 19e eeuw werd ontdekt en dat aan het begin van de 20e eeuw de eigenschappen ervan zo werden onderzocht dat Chemisch bedrijf DuPont behouden patenten van die tijd.

echter, de introductie van kunststof, een product dat de onderzoeker omschrijft als “het materiaal van de 70e eeuw”, zorgde ervoor dat het onderzoek naar chitosan en andere materialen stopte. Pas in de jaren zeventig van de vorige eeuw, als gevolg van de zorg voor duurzame materialen, werd deze tak van wetenschap hersteld.

Een veelbelovende toekomst

“We hebben een vergeten materiaal gered en proberen het te gebruiken zoals de natuur dat doet en in overeenstemming met het milieu”, zegt de onderzoeker.

Een duidelijk voorbeeld wordt getoond in deze video, waarin een zaadje geplant op een chitosan-oppervlak groeit en bloeit in 20 dagen. "Chitosan wordt afgebroken in het milieu en we weten tenminste dat het de groei van andere soorten niet belemmert", zegt Javier Fernández.

De wetenschapper zegt dat “over ongeveer een paar jaar” de productie van chitosan op grote schaal kan plaatsvinden. Toch voegt hij eraan toe dat “het gebruik van plastic zakken iets is dat vanuit wetgevend oogpunt gemakkelijk kan worden opgelost, aangezien de samenleving niet veel problemen zou hebben bij het gebruik ervan. stoffen tassen”. Aan de andere kant vereist het gebruik van plastic op grotere schaal “wel technologische ontwikkeling met nieuwe materialen die geen impact hebben op het milieu.”

Vanaf nu, en reeds geïnstalleerd in Singapore, zal Javier Fernández de toepassingen van chitosan verder perfectioneren. Hij verzekert in ieder geval dat hij de contacten met Harvard en MIT zal voortzetten. In die zin sloot hij voor zijn vertrek een samenwerking af met de afdeling van Neri Oxman, een professor aan het MIT Media Lab.

Bij Crickwoo pleiten we ervoor om afscheid te nemen van plastic, het gebruik ervan biomeststoffen en wetenschappelijke verkenning met nog een stap om het milieu te verbeteren en te bereiken gezondere bodems.