Biologisch afbreekbare kunststoffen worden geadverteerd als een van de oplossingen voor het plasticvervuilingsprobleem dat de wereld plaagt, maar de"composteerbare" plastic zakken, servies en bekerdeksels zullen niet ontleden tijdens een typisch composteringsproces en zullen andere recyclebare materialen vervuilen. Kunststoffen zorgen voor problemen voor recyclers. De meeste composteerbare kunststoffen zijn voornamelijk gemaakt van polyester, polymelkzuur (PLA) genaamd, dat uiteindelijk wordt gestort, en de levensduur is net zo lang als permanente kunststoffen.
Wetenschappers van de University of California, Berkeley hebben nu een methode bedacht om deze composteerbare kunststoffen gemakkelijker af te breken. Ze kunnen binnen een paar weken worden afgebroken met alleen verwarming en water, waardoor een probleem wordt opgelost dat de kunststofindustrie en milieuactivisten voor een raadsel heeft gesteld. Ting Xu, een professor in het Department of Materials Science and Engineering en het Department of Chemistry aan de University of California, Berkeley, zei:"Mensen zijn nu klaar om over te schakelen op het gebruik van biologisch afbreekbare polymeren om plastic voor eenmalig gebruik te behandelen, maar als het blijkt dat het meer problemen veroorzaakt dan het waard is. Dan kan het beleid worden teruggedraaid, en nu kunnen we het aanhoudende probleem van niet-biologisch afbreekbare wegwerpplastics oplossen." Xu is de senior auteur van een paper waarin dit proces wordt beschreven, dat deze week in het tijdschrift Nature zal verschijnen.
Theoretisch zou deze nieuwe technologie van toepassing moeten zijn op andere soorten polyesterkunststoffen en mogelijk in staat zijn om composteerbare plastic containers te maken. Deze containers zijn momenteel gemaakt van polyethyleen, een polyolefine dat niet afbreekt. Xu is van mening dat polyolefine-kunststoffen het beste kunnen worden omgezet in hoogwaardigere producten in plaats van compost. Hij bestudeert hoe gerecycleerde polyolefine-kunststoffen kunnen worden omgezet in hergebruik.
Het nieuwe proces omvat het inbedden van polyesteretende enzymen in het kunststofproductieproces. Deze enzymen worden beschermd door een eenvoudige polymeercoating om te voorkomen dat de enzymen worden afgewikkeld en onbruikbaar worden. Wanneer het wordt blootgesteld aan hitte en water, raakt het enzym zijn polymeerpakket kwijt en begint het plastic polymeer in zijn samenstellende delen te ontleden. In het geval van polymelkzuur wordt het gereduceerd tot melkzuur, wat bodemmicro-organismen in de compost kunnen zijn. Zorg voor voeding. De polymeercoating zal ook worden afgebroken.
Dit proces elimineert microplastics, die bijproducten zijn van veel chemische afbraakprocessen en zelf een vervuilende stof zijn. Tot 98% van de kunststoffen die met de technologie van Xu' zijn gemaakt, worden afgebroken tot kleine moleculen. Een van de co-auteurs van de studie, Aaron Hall, een voormalig PhD-student aan de University of California, Berkeley, heeft een bedrijf opgericht om deze biologisch afbreekbare kunststoffen verder te ontwikkelen.
Kunststoffen zijn ontworpen om bij normaal gebruik niet te worden afgebroken, maar dit betekent ook dat ze niet zullen worden afgebroken nadat ze zijn weggegooid. De meest duurzame kunststof heeft een moleculaire structuur die bijna kristalachtig is. De polymeervezels zijn zo strak gerangschikt dat water er niet in kan doordringen, om nog maar te zwijgen van de micro-organismen die het polymeer, dat een organisch molecuul is, kunnen verpletteren.
Enzymen zoals lipase (groene bal) kunnen plastic polymeren van het oppervlak afbreken. Maar ze sneden de polymeerketen naar believen door en lieten microplastics achter. Een team van de University of California, Berkeley heeft enzymen ingebed in het plastic, beschermd door nanoclusters. Het ingebedde enzym wordt gefixeerd nabij het einde van de polymeerketen en degradeert polymeermoleculen vanaf het einde onder de juiste warmte- en vochtomstandigheden. Deze technologie behoudt de integriteit van het plastic tijdens gebruik, maar wanneer de gebruiker depolymerisatie activeert, zal het plastic altijd een recyclebaar bijproduct van een klein molecuul worden.
