Вдъхновението за мащабни научни открития често идва от неочаквани места. За Юуей Гу, химик от Университета Рътгърс, това място се оказва щатският парк „Беър Маунтин“ в Ню Йорк. Докато се разхожда сред природата, той остава поразен от гледката на разпръснати пластмасови бутилки по пътеките и в близките езера. Този контраст между естествената среда и вечните синтетични отпадъци го кара да се замисли за фундаменталната разлика между полимерите, създадени от човека, и тези, произведени от природата.
Биологичните полимери като ДНК, РНК, протеините и целулозата са навсякъде около нас, но природата никога не се сблъсква с натрупване на отпадъци. Причината се крие в специфичната химична структура на тези молекули, която позволява те да се разграждат естествено, след като изпълнят своята функция. Гу осъзнава, че ако хората успеят да копират този „вграден механизъм за изход“, пластмасата би могла да спре да бъде екологичен проблем.
Пробивът, публикуван в списание „Nature Chemistry“, показва как използването на вградени химични характеристики може да накара пластмасата да се разпада при ежедневни условия. За разлика от досегашните методи за рециклиране, тази стратегия не изисква висока температура или силни химикали. Изследователите от Рътгърс са се фокусирали върху дизайна на химичните връзки, които държат полимерните единици заедно. Целта е тези връзки да останат здрави по време на употреба, но да стават лесни за разкъсване в момента, в който материалът бъде изхвърлен.
Ключовият елемент на откритието е възможността за програмиране на разграждането. Чрез прецизно разположение на части от химичната структура, учените създават „слаби места“, които се активират при определен стимул. Гу сравнява това с предварителното прегъване на лист хартия, така че той да се скъса лесно точно по определена линия. Чрез контролиране на ориентацията и разположението на молекулните групи, една и съща пластмаса може да бъде проектирана да се разпадне за дни, месеци или години в зависимост от нуждите.
Тази технология отваря врати за широко приложение. Опаковките за храни биха могли да се разграждат за денонощие, докато компонентите за автомобили могат да бъдат проектирани да издържат десетилетия. Процесът на разпад може да бъде заложен първоначално или да се активира по-късно чрез ултравиолетова светлина или метални йони. Освен за справяне с пластмасовото замърсяване, химията на Гу може да се използва за създаване на капсули за лекарства с контролирано освобождаване или самоизтриващи се покрития.
Първоначалните лабораторни тестове показват, че течността, получена след разграждането на пластмасата, не е токсична. Екипът обаче продължава изследванията, за да потвърди дългосрочната безопасност на остатъчните фрагменти за живите организми и екосистемите. Предизвикателството пред учените сега е да интегрират този подход в съществуващите производствени процеси и да си сътрудничат с производители, ориентирани към устойчивото развитие.
Източник: ScienceDaily
