Tým japonských vědců pod vedením výzkumníka Takuzo Aidy vyvinul nový typ plastu, který se zcela rozpouští v mořské vodě. Podle odborníků může jít o průlom v boji proti znečištění planety mikroplasty. Materiál je pevný a zároveň pružný, stabilní a recyklovatelný.

Takuzo Aida se tři desetiletí věnuje vývoji tzv. supramolekulárních pylymerů. Inovativní materiál, který vytvořili vědci ze střediska RIKEN Center for Emergent Matter Science pod jeho vedením, slibuje řešení jednoho z nejpalčivějších ekologických problémů naší doby – znečištění Země mikroplasty. Nově vyvinutý plast je založen na supramolekulární chemii využívající iontové monomery spojené tzv. reverzibilními solnými vazbami. Tato struktura umožňuje plastu zachovat si pevnost během používání a zároveň rychlou degradaci při vystavení slané vodě. Slaná voda způsobí, že se materiál rychle rozpadne na původní monomery, dále se pak postupně rozkládá vlivem bakterií v oceánu nebo v půdě mořského dna.

Jak zajistit pevnost a pružnost nového materiálu

Aidův tým se rozhodl objevit kombinaci sloučenin, která by vytvořila supramolekulární materiál s dobrou mechanickou pevností, který by se však za správných podmínek rychle rozkládal na netoxické sloučeniny a prvky. Takuzo Aida měl na mysli specifickou reakci, která by uzamkla molekulární vazby materiálu, a kterou by bylo možné zvrátit pouze pomocí specifického „klíče“ – soli.

Po prověření různých molekul tým zjistil, že kombinace hexametafosforečnanu sodného (běžná potravinářská přísada) a monomerů na bázi guanidiniových iontů (používaných pro hnojiva a půdní kondicionéry) vytváří „solné mosty“, které spojují sloučeniny silnými zesíťovanými vazbami. Tyto typy vazeb slouží jako „zámek“ a zajišťují materiálu pevnost a pružnost, vysvětluje Takuto Aida.

Ve své studii Aidův tým vyrobil smícháním sloučenin ve vodě malý plát tohoto supramolekulárního materiálu. Roztok se rozdělil na dvě vrstvy, spodní viskózní a horní vodnatou, což byla spontánní reakce, která tým překvapila. Spodní viskózní vrstva obsahovala sloučeniny spojené solnými můstky. Tato vrstva byla extrahována a vysušena, čímž vznikla fólie podobná plastu.

Fólie byla nejen stejně pevná jako běžné plasty, ale také nehořlavá, bezbarvá a průhledná. Důležité je, že se plát po namočení do slané vody opět rozložil na netoxické sloučeniny a prvky, protože slaná vodě otevřela „zámky“ solných můstků.

Co si od inovace slibují zástupci firem

„Testy ukázaly, že plast se začne v mořské vodě rozkládat během několika hodin a během deseti dnů se úplně rozloží, přičemž se uvolní živiny podobné hnojivu, které mohou prospívat životu mořských rostlin. Výrobní proces je stejně inovativní; zahrnuje smíchání složek ve vodě za účelem vytvoření viskózní vrstvy obsahující strukturní prvky a vodnaté vrstvy bohaté na ionty solí,“ komentuje japonský výzkum Lukáš Rom ze společnosti Kärcher (zabývá se produkcí čisticí techniky, přičemž ve svých produktech a baleních se snaží o maximální možné využití recyklovaných materiálů; speciální pozornost Kärcher věnuje výzkumu využití plastů z oceánů).

Nový materiál lze tvarovat do různých forem a vykazuje pevnost i možnosti všestranného využití srovnatelné s konvenčními plasty. Experti věří, že by mohl být přijat v různých průmyslových odvětvích, zejména v těch, která potřebují obaly na jedno použití. Odborníci si od něj slibují, že by mohl pomoci v boji proti šíření mikroplastů – malých úlomky plastů o průměru menším než 5 mm, které pronikají do všech koutů planety, od odlehlých oblastí hlubokého oceánu a Arktidy až po vzduch, který dýcháme.

„Nedávné studie ukázaly, že mikroplasty jsou nyní v našich oceánech všudypřítomné. Dokonce následně pronikají do potravin, což vyvolává obavy ohledně jejich potenciálních zdravotních dopadů na lidi,“ říká Jaroslav Žák, šéf české pobočky rakouského koncernu BWT (dodává technologie na úpravu vody).

Připravil: Filip Hubička
Ilustrační foto: Naja Bertolt Jensen /Unsplash