A jövő műanyagai napfény és mikrobák segítségével bonthatják le önmagukat

A műanyag egyik legnagyobb előnye egyben az egyik legsúlyosabb környezeti problémája is: rendkívül tartós. Egy egyszer használatos pohárra vagy ételes dobozra mindössze néhány percig vagy óráig lehet szükségünk, miközben az anyag évtizedekig megmaradhat a környezetben. Amerikai kutatók most azt vizsgálták, hogyan lehetne ezt a tulajdonságot már a műanyagok tervezésekor megváltoztatni.

A Northwestern University kutatóinak eredményei szerint a napfény és a mikroorganizmusok egymást követő munkája fontos szerepet játszik a polisztirol lebomlásában. A napfény először kémiailag és fizikailag módosítja a műanyag felszínét, majd a már károsodott anyagot a baktériumok könnyebben támadhatják meg. A természetes vizek összetétele azonban jelentősen lassíthatja ezt a folyamatot. A felismerés a kutatók szerint hozzájárulhat olyan új műanyagok kifejlesztéséhez, amelyek használat után könnyebben lebomlanak a környezetben.

A napfény végzi el az első lépést

A műanyagok lebomlása jóval összetettebb annál, mint hogy egy eldobott tárgyat egyszerűen „megesznek” a baktériumok. A polisztirol kémiai szerkezete kifejezetten ellenálló, ezért hosszú ideig fennmaradhat a természetben.

A sugárzás hatására megváltozik a polimer felszíne, oxigéntartalmú kémiai csoportok jelennek meg rajta, repedések és egyenetlenségek keletkeznek, miközben kisebb bomlástermékek is felszabadulhatnak.

Ez azért lényeges, mert a megváltozott felszín később hozzáférhetőbbé válhat a mikroorganizmusok számára. Vagyis a napfény nem feltétlenül tünteti el önmagában a műanyagot: inkább előkészítheti a következő lebontási szakaszt.

Három hónapig „napoztatták” a műanyagot

A kutatók 65 × 65 milliméteres, vékony polisztirollapokat helyeztek különböző összetételű vizekbe. Voltak minták mesterséges tengervízben és édesvízben, másokat pedig tisztított vízbe tettek.

A kísérlet során természetes szerves anyagot is adagoltak egyes mintákhoz, hogy a körülmények jobban hasonlítsanak a valódi folyókhoz, tavakhoz és tengerekhez. A műanyagokat ezt követően 90 napon keresztül teljes napspektrumot utánzó mesterséges sugárzásnak tették ki.

A különbség látványos volt. A tisztított vízben lévő polisztirolon hosszú repedések és erős felületi károsodás jelent meg, míg a tengervízben lévő minták jóval kisebb mértékben változtak meg.

A tengervíz éppen megvédheti a műanyagot

Elsőre logikusnak tűnhetne, hogy a tengerbe kerülő műanyag a napsütés, a sós víz és a mikroorganizmusok együttes hatására viszonylag gyorsan lebomlik. A kutatás azonban éppen arra ad magyarázatot, miért nem ez történik.

A vízben található ionok és oldott szerves anyagok beavatkoznak a napfény által kiváltott kémiai reakciókba. Bizonyos esetekben lényegében versenyeznek a műanyaggal ezekért a reakciókért, ezért kisebb mértékben károsodik a polimer.

A kísérletben az édesvízben lévő polisztirol felszíni oxidációja nagyobb volt, mint a tengervízben lévő mintáké.