Каждый год в мире производится более 400 миллионов тонн пластика. Около 5% этого объёма попадает в реки, а затем в океаны — или напрямую сбрасывается в воду рыболовной промышленностью. Пластик, независимо от того, распадается ли он на микропластик или нет, представляет собой всё более серьёзную угрозу для окружающей среды и здоровья людей по всему миру. Учёные предлагают множество решений, и теперь появилась новинка — материал, который выглядит и ведёт себя как пластик, но не наносит вреда природе.
Разработчики назвали его прозрачный картон (tPB — transparent paperboard). Этот материал полностью состоит из целлюлозы и по составу схож с обычной бумагой. Исходным сырьём служит переработанная целлюлоза из растений и древесины (хотя возможны и другие источники). Из неё создают прозрачный гидрогель, которому можно придавать форму.
«Это достигается путём сушки плотного и формуемого гидрогеля из целлюлозы, приготовленного с использованием водного раствора бромида лития (LiBr) в качестве растворителя. При нагревании целлюлоза растворяется, а при охлаждении затвердевает, без использования дополнительных химикатов», — поясняют авторы работы.
В результате получается прозрачный, объёмный и плотный материал из чистой целлюлозы, который можно формировать как в листы толщиной в миллиметры, так и, например, в форму стаканчиков или трубочек.
Те, кто когда-либо пользовался бумажными трубочками, которые расползаются в напитке, наверняка обрадуются: с этим материалом такая проблема уходит в прошлое. При этом он по-прежнему биоразлагаемый и распадается в природе за относительно короткое время.
Учёные провели эксперимент: что произойдёт, если такой материал попадёт в океан? Они проверили, как быстро он исчезает в прибрежных водах и в глубоководных впадинах. Даже на дне океана, где разложение происходит в 5-11 раз медленнее, чем у берегов, tPB полностью исчезает менее чем за год.
Этот материал не только прозрачен, похож на пластик и разлагается в природе — он ещё и устойчив к кипятку. Учёные показали, что в стакан из tPB можно налить кипящую воду — и в течение трёх часов утечек будет минимум. А если покрыть поверхность тонким слоем смолы — утечек не будет вовсе.
И на этом они не остановились. Исследователи хотели, чтобы tPB был не просто биоразлагаемым заменителем пластика, но и поддавался переработке. Им удалось показать, что как сам материал, так и используемый растворитель можно повторно использовать — правда, итоговый материал будет менее прозрачным. Более того, они доказали, что tPB можно производить из вторичных отходов: старой одежды, макулатуры и низкокачественной древесины.
«Использование не задействованных целлюлозных отходов — таких как изношенные ткани, бумажный мусор и дешёвая древесина — позволяет tPB сыграть ключевую роль в устойчивой экономике замкнутого цикла будущего», — подчёркивают авторы исследования.
Данная исследовательская работа опубликована в научном журнале Science Advances.
