Tým vědců z Kalifornské univerzity vyvinul náhradu plastu, která se v moři přirozeně rozkládá, a nabízí tak novou naději v boji proti odpadkům v oceánech.
Znečištění moří je jedním z nejzávažnějších environmentálních problémů 21. století. Podle UNESCO pochází 80 % znečištění oceánů z plastů, materiálu, který se díky své pevnosti rozkládá na mikroplasty, jež mohou poškozovat mořské živočichy a prostřednictvím potravního řetězce ohrožovat i lidské zdraví.
Tento problém zhoršuje rostoucí produkce jednorázových plastů, které navzdory celosvětovému úsilí o omezení jejich používání zůstávají hlavním zdrojem znečištění. Nový výzkum týmu biomedicínských inženýrů z University of Southern California (USC) pod vedením profesora Eun Ji Chunga by však mohl být významným průlomem v boji proti plastovému odpadu.
V nedávné studii tým vyvinul biologicky odbouratelnou náhradu plastu založenou na minerálu obsaženém v mořských mušlích, který se přirozeně rozkládá ve slané vodě, a nabízí tak životaschopnou alternativu ke konvenčnímu plastu.
Význam nalezení plastové náhrady
Plast díky svým jedinečným vlastnostem změnil celá průmyslová odvětví a stal se jedním z nejpoužívanějších materiálů na světě. Jeho odolnost vůči rozkladu v životním prostředí z něj však učinila stálou hrozbu pro mořské ekosystémy.
Do oceánů se každoročně dostávají miliony tun plastů, které v nich zůstávají stovky let, ovlivňují mořskou biodiverzitu a přispívají ke vzniku plovoucích ostrovů plastů, jako je například známá „Pacifická odpadková skvrna“.
Podle UNESCO je znečištění plasty příčinou úhynu tisíců mořských druhů, které plastový odpad pozřou nebo se do něj zamotají, což ohrožuje rovnováhu mořských ekosystémů.
Výzkum USC se zaměřuje právě na snížení tohoto dopadu na životní prostředí. Tým pod vedením Eun Jee Cheungové, docentky na Viterbi School of Engineering na USC, využil své odborné znalosti v oblasti biomateriálů a vyvinul biologicky rozložitelný materiál s vlastnostmi podobnými plastům, ale s jednou velkou výhodou: schopností rychle se rozkládat v mořském prostředí.
Podle samotné Cheungové tato práce vznikla na základě rostoucích obav z dopadu jednorázových plastových výrobků, jako jsou masky a rukavice, během pandemie COVID-19, která vedla k nárůstu hromadění plastového odpadu v oceánech. Během studie začala Cheungová se svým týmem zkoumat způsoby, jak tyto škodlivé plasty nahradit alternativami, které by se mohly rozkládat bezpečnějším způsobem.
Objev: plast z mušlí
Klíčem k úspěchu tohoto nového materiálu je použití uhličitanu vápenatého, minerálu, který se ve velkém množství nachází v mořských mušlích. Tento minerál je kombinován s biologicky odbouratelným polymerem schváleným FDA, jako je POC (polymer oktanodiol citrát), a vytváří tak plastovou strukturu, která si zachovává základní pevnost a pružnost tradičního plastu.
Kombinací těchto prvků vzniká materiál nazvaný POC-CC, plast, který je na rozdíl od svých tradičních protějšků zcela rozložitelný v mořské vodě.
Výzkumný tým použil tento materiál k vytvoření prototypů, jako jsou tradiční plastové kroužky, které drží pohromadě nápojové plechovky. Tyto kroužky, které často způsobují smrt mořských živočichů, kteří se do nich zamotají, byly vyrobeny z nového plastu POC-CC.
Podle Chunga je výsledný materiál nejen vysoce odolný, ale také se rychle rozkládá ve slané vodě, aniž by uvolňoval mikroplasty nebo měnil pH vody, což z něj činí životaschopnou alternativu k jednorázovým plastovým výrobkům, které znečišťují oceány.
Testování v reálném světě: účinnost a biokompatibilita
Aby vědci z USC ověřili účinnost svého objevu, provedli řadu testů v podmínkách, které napodobovaly mořskou vodu. Po dobu šesti měsíců sledovali chování POC-CC při různých koncentracích uhličitanu vápenatého a analyzovali rychlost rozkladu materiálu a jeho dopad na mořské prostředí.
Výsledky testů byly překvapivé. Podle výzkumníků se materiál se zvyšujícím se obsahem POC výrazně rozkládal a hlavně neměnil pH vody, takže byl pro mořské organismy bezpečný.
Kromě toho se ukázalo, že materiál je zcela biokompatibilní s mořskými mikroorganismy. Aby to tým otestoval, inkuboval zelené řasy, jako je Scenedesmus sp., s POC-CC v simulované mořské vodě po dobu šesti měsíců a pozoroval vysokou životaschopnost buněk.
Výzkumníci předpokládají, že tento materiál by mohl být použit k výrobě produktů, jako jsou biologicky rozložitelná brčka, která jsou pevnější než bambusová nebo papírová brčka a bezpečnější než opakovaně použitelná kovová brčka, a nabízejí tak ekologicky šetrnější a udržitelnější alternativu.
Výzvy a budoucnost výzkumu
Navzdory povzbudivým prvním výsledkům tým USC Viterbi nadále pracuje na zdokonalování materiálu. Eun Jee Cheung vysvětlil, že jedním z hlavních cílů je zvýšit rychlost degradace plastu tak, aby se v mořském prostředí rozkládal ještě rychleji, aniž by ztratil pevnost pro průmyslové využití.
Kromě toho se vyhodnocují další možnosti využití tohoto materiálu, které mohou zahrnovat nádoby, obaly a další výrobky na jedno použití, které tradičně přispívají ke znečištění plastem.
Výzkum byl podpořen grantem USC Sea Grant, což je sdružení federálních států a univerzit, které financuje výzkum zaměřený na řešení problémů v oblasti řízení přírodních zdrojů v pobřežních městských oblastech. Tato podpora je zásadní pro další pokrok ve vývoji inovativních řešení, která mohou mít významný dopad na kontrolu znečištění moří.
Povzbudivý krok v boji proti znečištění moří
Objev biologicky odbouratelného plastu na bázi uhličitanu vápenatého z mušlí představuje významný průlom v hledání alternativ k tradičním plastům.
Díky schopnosti rychlého rozkladu v moři bez poškození mořského života by tento nový materiál mohl být klíčem ke snížení znečištění oceánů a podpoře udržitelnější budoucnosti.
Jak Eun Ji Chung uzavřel, je před námi ještě mnoho práce, ale dosavadní výsledky dávají novou naději v boji za zachování mořských ekosystémů a ochranu života v našich oceánech.
