Sacensības par plastmasas atkritumu iznīcināšanu veic izšķirošu soli uz priekšu Hjūstonā. Mehānikas inženieris Maksuds Rahmans un viņa komanda žurnālā Nature Communications prezentē materiālu no baktēriju celulozes, kas pēc izturības ir salīdzināms ar dažiem metāliem, salocās kā papīrs un pēc kalpošanas laika beigām kompostējas, neatstājot mikroplastmasu . Atklājums, kas veikts sadarbībā ar Raiss Universitāti, ir steidzama atbilde uz problēmu, ka līdz 2024. gadam radīsies 200 miljardi kilogramu plastmasas atkritumu, kas apdraud ekosistēmas un globālo klimatu.
Saturs
Mikrobu dzija ir izturīgāka par daudziem polimēriem
Panākumu atslēga slēpjas Novacetimonas hansenii, kas spēj izdalīt celulozes lentes, kuru izmērs ir tikai daži nanometri. Lēnas rotācijas skābekli caurlaidīgā cilindrā ietekmē baktērijas izveido katru pavedienu ar milimetra precizitāti. Rezultātā tiek iegūts tik sakārtots karkass, ka tā izturība pret plīsumu pārsniedz 436 MPa , bet elastības modulis sasniedz 32 GPa . Šie rādītāji liecina, ka šis biopolimērs ir labāks par daudziem komerciāliem plastmasas materiāliem un ir vienā līmenī ar stiklu, taču tam ir daudz mazāka blīvums.
Bors un baktērijas: rezistences izraisošs maisījums
Turpmākai izpētei pētnieku grupa disperģēja heksagonālas bora nitrīda nanoloksnes, divdimensionālu materiālu ar elastības moduli apmēram 0,8 TPa un siltumvadītspēju 700 W m⁻¹ K⁻¹ . Daļiņas dabīgi iekļaujas matricas struktūrā, tai veidojoties. Rezultātā galīgā izturība palielinās līdz 553 MPa , bet siltuma vadītspēja trīskāršojas.
Iepakojums, medicīna un elastīga elektronika
Šādu plānu lapu var salocīt, lai izgatavotu vienreizlietojamu pudeli, izmantot kā pamatu transportēšanas maisiņam vai izmantot kā pamatni elektroniskās ierīcēs, neizdalot sintētiskas daļiņas. Slimnīcās šī pati tīra, poraina un bioloģiski saderīga celuloze jau tiek testēta kā caurspīdīga pārsējs, kas mazina sāpes un paātrina sadzīšanu, saglabājot nepieciešamo mitrumu uz brūces.
Uzdevums ražot tonnas
Šodien laboratorijas iekārta ražo apmēram 7,5 mg/dienā . Lai nodrošinātu piegādes rūpniecībai, šis apjoms ir jāpalielina, nepārkāpjot skābekļa līdzsvaru, kas nepieciešams, lai uzturētu baktēriju līdzsvaru. Komanda pēta iespēju pielāgot tradicionālos bioreaktorus un aizstāt dārgo bora nitrīdu ar augu nanošķiedrām, kas nodrošina stingrību un samazina ietekmi uz vidi.
Tīrs noslēgums netīrajam ciklam
Kamēr no naftas iegūtie polimēri saglabājas gadsimtiem ilgi, celuloze sadalās parastos kompostēšanas apstākļos, neizdalot atmosfērā fosilo CO₂. Noguruma testi apstiprina, ka pēc 10 000 slodzes cikliem plēve saglabā savu formu un izturību, kas nodrošina tās ilgtermiņa izmantošanu strukturālajā iepakojumā, kosmosa rūpniecībā un siltumizolācijā.
Pilns dzīves cikls un patērētāju uztveres novērtējums vēl ir jāveic, bet solījums ir skaidrs: iepakojuma izturība vairs nedrīkst izraisīt pastāvīgu piesārņojumu .
