Пластик можно запрограммировать на срок службы в дни, месяцы или годы.

Химические добавки к пластик которые имитируют природные полимеры, такие как ДНК, могут создавать материалы, которые разрушаются за дни, месяцы или годы, а не засоряют окружающую среду на протяжении веков. Исследователи надеются, что их новая технология приведет к созданию пластиковых изделий, которые будут служить своей цели, а затем безопасно самоуничтожятся.

В 2022 году во всем мире было выброшено более четверти миллиарда тонн пластика, и только 14 процентов было переработано – остальное было либо сожжено, либо закопано. Обещание практичного, биоразлагаемого пластика уже давно существует. не менее 35 лети были попытки создать такие материалы, используя все, что бамбук к водоросли. Но на самом деле многие такие материалы сложно компостировать и их производители делают нереалистичные заявления.

Сейчас, Ювэй Гу и его коллеги из Рутгерса, Государственного университета Нью-Джерси, разрабатывают технологию создания пластмасс с точно настроенным сроком службы, которые могут быстро разлагаться либо в компосте, либо в естественной среде.

Гу задавался вопросом, почему природные длинноцепочечные полимеры, такие как ДНК и РНК, могут разрушаться относительно быстро, а синтетические, такие как пластики, — нет, и существует ли способ воспроизвести этот процесс.

Природные полимеры содержат химические структуры, называемые соседними группами, которые способствуют разрушению. Эти структуры приводят в действие внутренние реакции, называемые нуклеофильными атаками, которые разрывают связи в полимерных цепях – то, что требует много энергии в случае с обычными пластиками.

Гу и его команда создали искусственные химические структуры, имитирующие эти соседние группы, и добавили их при изготовлении новых пластиков. Они обнаружили, что полученный материал может легко разрушаться и что, изменяя структуру добавок, они могут точно настроить, как долго материал останется неповрежденным, прежде чем разбирать его.

После разрушения пластика длинные полимерные цепи превращаются в мелкие фрагменты, которые, как надеется Гу, будут либо использованы для изготовления новых пластиков, либо безопасно растворятся в окружающей среде.

«Эта стратегия лучше всего работает для пластиков, которые получают выгоду от контролируемого разложения в течение нескольких дней или месяцев, поэтому мы видим большой потенциал для таких применений, как упаковка пищевых продуктов и других недолговечных потребительских материалов», — говорит Гу. «На данный момент он менее подходит для пластмасс, которые должны оставаться стабильными в течение десятилетий, прежде чем разрушаться, например, для строительных материалов или долговременных структурных компонентов».

Но прежде чем этот тип пластика можно будет использовать в коммерческих целях, необходимо решить несколько проблем. Жидкость, оставшаяся после разрушения пластика, состоит из фрагментов полимерных цепей, и необходимы дальнейшие испытания, чтобы убедиться, что этот суп из частей не токсичен и, следовательно, может быть безопасно выброшен в природу.

Кроме того, для начала разрушения в настоящее время необходим ультрафиолетовый свет, хотя окружающего солнечного света достаточно. Таким образом, пока группа не найдет способы создания материалов, которые могут разрушаться в темноте, любой пластик, который закопан или иным образом закрыт, будет оставаться в окружающей среде почти на неопределенный срок.