- Walczymy z plastikiem nie tylko ze względu na to, że zanieczyszcza środowisko, ale także dlatego, że występuje praktycznie wszędzie w postaci mikroplastiku.
- Celuloza pochodząca z bakterii okazała się idealnym zamiennikiem: ma właściwości plastiku, ale jest bardziej wytrzymała i elastyczna.
Jesteśmy uzależnieni od plastiku, a jednocześnie od lat próbujemy znaleźć jego zamiennik. Taki, który będzie miał takie samo zastosowanie, ale nie będzie generował ton śmieci i mikroplastiku, jak obecnie. Istnieje kilka alternatywnych rozwiązań, a obecnie grupa naukowców uważa, że znalazła przekonujące rozwiązanie: wykorzystanie bakterii jako swego rodzaju żywej fabryki produkującej tworzywo sztuczne przyszłości.
Jest to naprawdę obiecujące rozwiązanie: tworzywo jest tak samo wytrzymałe jak metal, ale nie zanieczyszcza środowiska podczas rozkładu.
Pilnie potrzebne są alternatywy.
Biorąc pod uwagę uzależnienie od plastiku i fakt, że recykling nie jest naszą mocną stroną, podjęto próby ograniczenia stosowania plastiku poprzez różne regulacje. Dużym problemem tego materiału jest to, że po rozkładzie nie znika całkowicie, ale rozbija się na cząsteczki znane jako mikroplastiki.
Trafiają one do rzek, mórz, żywności i naszego organizmu (znaleziono je nawet w ludzkich jądrach i mleku matki). W trakcie tego procesu wiele z tych tworzyw sztucznych uwalnia toksyczne substancje, takie jak ftalany lub bisfenol A (BPA), które są bardzo szkodliwe i związane z problemami hormonalnymi, a nawet rakiem. Szukając alternatywy, naukowcy z Rice University i University of Houston rozpoczęli eksperymenty mające na celu znalezienie substytutu plastiku, który spełniałby trzy warunki:
- Nie mógłby zanieczyszczać środowiska.
- Musiałby być równie wytrzymały jak plastik lub nawet bardziej.
- Musiałby nadawać się do produkcji na dużą skalę.
Odwirowywanie bakterii. Mając to na uwadze, naukowcy rozważali wykorzystanie celulozy bakteryjnej. Jest to substancja wytwarzana naturalnie przez niektóre bakterie, bardzo podobna do celulozy roślinnej, ale cieńsza. Nie jest to jednak odkrycie, ponieważ celuloza bakteryjna była już znana, ale nie została opracowana na dużą skalę ze względu na swoją nieuporządkowaną strukturę i złożoność w użyciu.
Nowością nie jest więc materiał, ale sposób jego produkcji. Aby uzyskać tę celulozę, opracowano „bioreaktor rotacyjny”. Jest to urządzenie, do którego wprowadza się bakterie wytwarzające celulozę i utrzymuje je w cieczy. Ograniczono ich ruch, aby nie poruszały się losowo.
Zasadniczo, podobnie jak w pralce, umieszczono tam bakterie i obracano je w określonym kierunku podczas produkcji materiału. W ten sposób włókna tworzące celulozę, które wcześniej były nieuporządkowane, teraz układają się w uporządkowany sposób. Oczywiście w badaniu naukowcy wyjaśniają, że jest to coś, co ma znaczenie, ponieważ podobnie jak w przypadku innych materiałów (na przykład stali lub włókna węglowego), gdy włókna są ułożone w linii, materiał końcowy ma właściwości, które czynią go wyjątkowym.
Właściwości.
Różnorodne i bardzo obiecujące. Zespół szczegółowo opisał, że nowy materiał jest:
- Biodegradowalny.
- Wystarczająco wytrzymały, aby zastąpić plastik, ale także niektóre metale.
- Elastyczny i przezroczysty.
O jakiej wytrzymałości mówimy? O wytrzymałości na rozciąganie do 436 MPa, zbliżonej do materiałów takich jak szkło lub aluminium, ale dodatkowo elastycznej i przezroczystej.
Można go domieszkować. M.A.S.R Saadi jest głównym autorem badania i jedną z cech, które podkreślił, jest możliwość dodawania dodatków do materiału. „Metoda ta pozwala na łatwe dodawanie różnych dodatków w nanoskali bezpośrednio do celulozy bakteryjnej, co umożliwia dostosowanie właściwości materiału do konkretnych zastosowań.
Na przykład poprzez dodanie nanowarstw azotku boru wytrzymałość wzrosła do 553 MPa, ale poprawiła się również zdolność materiału do rozpraszania ciepła, potrajając jego wydajność termiczną w porównaniu z normalnymi próbkami.
Obiecujące.
„Wyobrażamy sobie, że te wytrzymałe, wielofunkcyjne i ekologiczne warstwy celulozy bakteryjnej staną się wszechobecne, zastępując tworzywa sztuczne w różnych gałęziach przemysłu” – komentuje Muhammad Maksud Rahman, inny z zaangażowanych naukowców. I chociaż ten bioplastik jest nadal w fazie laboratoryjnej, jego potencjał przemysłowy jest oczywisty.
Ta wielofunkcyjność pozwoliłaby na zastosowanie tego materiału nie tylko w opakowaniach, które obecnie są wykonane z tworzyw sztucznych, ale także w tekstyliach technicznych ze względu na jego wytrzymałość i właściwości, a także w urządzeniach rozpraszających ciepło, elastycznych ekranach, czujnikach lub lekkich elementach konstrukcyjnych, które mogą być wykorzystane w budownictwie.
Jednak, jak już wspomnieliśmy, jest to produkt, który wykazał swój potencjał w laboratorium, ale do momentu wprowadzenia na rynek jest jeszcze długa droga. O ile w ogóle do tego dojdzie.
