Исследователи из Университета Теннесси в Ноксвилле изучают микро- и нанопластик, чтобы определить, как они образуются в окружающей среде, и найти способы уменьшить или предотвратить их формирование.
Примерно 75% всего используемого пластика либо попадает на свалки, либо оказывается в окружающей среде. Это приводит к фрагментации на частицы, невидимые невооружённым глазом, которые проникают через клеточные мембраны и накапливаются в организмах, потенциально нанося вред водной флоре и фауне, растениям и людям.
«Присутствие пластика после окончания его жизненного цикла проблематично по ряду причин, включая его влияние на здоровье человека и окружающую среду», — говорит Марк Дадмун, профессор химии имени Пола и Вильмы Зиглер, специализирующийся на науке о полимерах. «Сообщество учёных-полимерщиков находится в авангарде борьбы со сложностями, связанными с микропластиком, и поиска решений».
Микропластик (размеры от 1 микрометра до 5 миллиметров) и нанопластик (размеры от 10 нанометров до 1 микрометра) также могут образовываться в результате механического истирания, например, в ходе повседневных процессов, таких как стирка белья или вождение автомобиля, при котором возникает трение между шинами и дорогами.
Дадмун и его студенты, включая Шелби Уотсон-Сэндерс, внесли свой вклад в изучение формирования нанопластика. В статье, опубликованной этой весной в журнале Nature Communications, Дадмун и Уотсон-Сэндерс с коллегами из нескольких других учреждений, опираясь на предыдущие исследования в области переработки полимеров, изучили, что заставляет полимерные цепи распадаться на фрагменты нанопластика, которые сохраняются в окружающей среде.
«Полимеры похожи на миску спагетти — они очень слабо переплетены», — объяснил Дадмун. «Некоторые полимерные цепи в определённом пластиковом изделии могут выстраиваться в небольшие участки, образуя кристаллические части, которые придают материалу более высокие свойства».
Эти свойства позволяют нам создавать такие изделия, как молочные коробки, бутылки для воды и пузырьки для таблеток. Однако именно эти прочные, упорядоченные кристаллические структуры трудно поддаются разложению и поэтому распадаются на нанопластик. Примерно 70% материалов, которые мы используем в коммерческих целях, разработаны с учётом такой кристаллической структуры.
Команда специально изучала различные марки полипропилена, полиэтилентерефталата (ПЭТ) и полистирола (ПС), которые являются вторым, четвёртым и пятым по объёму производства полимерами в мире. Исследователи разлагали полимеры в различных условиях и смогли подтвердить корреляцию между кристаллическими частями полимера, которые не разлагаются, и их фрагментацией, а также образованием нанопластика.
«Эта информация говорит нам о том, откуда берётся нанопластик, чтобы мы могли разработать следующее поколение пластмасс, производящих их меньше», — сказал Дадмун.
Предоставлено Университетом Теннесси в Ноксвилле.