Виявлено, що морські мікроорганізми ласують новими поліуретановими матеріалами, які використовуються у екологічному взутті
Пластик, який тепер є розповсюдженим у всьому світі, став дедалі більшою загрозою для здоров’я людини та навколишнього середовища. По всій планеті докази забруднення пластиком простягаються від продуктових пакетів у морських глибинах до мікропластику в наших харчових продуктах і навіть у нашій крові.
Шукаючи рішення протидії зростанню пластикового сміття, вчені Каліфорнійського університету в Сан-Дієго розробили нові біорозкладані матеріали, призначені для заміни традиційного пластику. Довівши, що їх поліуретанові піни біологічно розкладаються в наземних компостах, міждисциплінарна група вчених, включаючи біолога Каліфорнійського університету в Сан-Дієго Стівена Мейфілда та хіміків Майкла Буркарта та Роберта «Скіпа» Помероя, показала, що матеріал біологічно розкладається в морській воді. Результати опубліковані в журналі Science of the Total Environment.
Дослідники працюють над вирішенням проблеми забруднення пластиком, яку зараз називають глобальною екологічною кризою. У 2010 році дослідники підрахували, що 8 мільярдів кілограмів пластику потрапляє в океан за один рік, з різкою ескалацією, яка прогнозується до 2025 року. Потрапляючи в океан, пластикове сміття порушує морські екосистеми, мігрує до центральних місць і утворює сміттєві коловороти, такі як Великий океан. Тихоокеанська сміттєва пляма, яка займає площу понад 1,6 мільйона квадратних кілометрів. Ці пластики ніколи не розкладаються, а розпадаються на дедалі дрібніші частинки, зрештою стаючи мікропластиком, який зберігається в навколишньому середовищі століттями.
Працюючи разом із співавтором дослідження Самантою Клементс, морським біологом і науковим водолазом з Інституту океанографії Скріппса, дослідники Каліфорнійського університету в Сан-Дієго провели серію випробувань своїх біорозкладних поліуретанових матеріалів, які зараз використовуються як пінопласт у першому комерційно доступному біорозкладному взутті — у меморіальному пірсі й експериментальному акваріумі Скріппса Еллен Браунінг Скріппс. Розташування пірсу забезпечило вченим доступ і унікальну можливість випробувати матеріали в природній прибережній екосистемі, яка є саме тим середовищем, де найімовірніше потрапляє непридатний пластик.
Команда виявила, що ряд морських організмів колонізується на пінополіуретані та біологічно розкладає матеріал назад до вихідних хімічних речовин, які споживаються як поживні речовини цими мікроорганізмами в океанському середовищі. Дані дослідження показують, що мікроорганізми, суміш бактерій і грибів, живуть у всьому природному морському середовищі.
«Неналежна утилізація пластику в океані розпадається на мікропластик і стає величезною екологічною проблемою», — сказав Мейфілд, професор Школи біологічних наук і директор Каліфорнійського центру біотехнології водоростей. «Ми показали, що абсолютно можливо виробляти високоефективні пластикові вироби, які також можуть розкладатися в океані. Пластмаса не повинна потрапляти в океан, але якщо це станеться, цей матеріал стане їжею для мікроорганізмів, а не пластиком, що завдає шкоди водним мешканцям».
Взуття, включаючи шльопанці, найпопулярніше взуття у світі, становить великий відсоток пластикових відходів, які потрапляють у світові океани та на звалища. Щоб повністю протестувати та проаналізувати поліуретанові матеріали, розроблені в Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго протягом останніх восьми років, у дослідженні взяли участь експерти з біології, полімерної та синтетичної хімії та морської науки. Зразки піни піддавали впливу приливної та хвильової динаміки та відстежували молекулярні та фізичні зміни за допомогою інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур’є та скануючої електронної мікроскопії. Результати показали, що матеріал почав розкладатися всього за чотири тижні. Потім дослідники ідентифікували мікроорганізми з шести морських місць навколо Сан-Дієго, які здатні розщеплювати та споживати поліуретановий матеріал.
«Жодна дисципліна не може вирішити ці універсальні проблеми навколишнього середовища, але ми розробили інтегроване рішення, яке працює на суші — і тепер ми знаємо, що воно також біологічно розкладається в океані», — сказав Мейфілд.
Першоджерела:
https://www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220922103215.htm
Natasha R. Gunawan, Marissa Tessman, Daniel Zhen, Lindsey Johnson, Payton Evans, Samantha M. Clements, Robert S. Pomeroy, Michael D. Burkart, Ryan Simkovsky, Stephen P. Mayfield. Biodegradation of renewable polyurethane foams in marine environments occurs through depolymerization by marine microorganisms. Science of The Total Environment, 2022; 158761 DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.158761