Вчені створили біопластик з риб’ячого жиру

Поліуретан є різновидом пластику. Досить часто використовується у промисловості та повсякденному житті. Його можна знайти навіть у взутті та одязі. Такий вид пластику є популярним матеріалом й на будівельних майданчиках. Попри те, що поліуретан називають матеріалом майбутнього, все ж він не екологічно чистим, у чому й найбільша проблема його використання. Матеріал отримують шляхом очищення сирої нафти, тому й гостро постало питання у науковому світі щодо пошуку альтернативних варіантів сировини для його виготовлення. Такою альтернативою стали рибні відходи — кістки, шкіра, кишки. 

За інформацією, що розміщується на офіційному сайті Американського хімічного товариства, канадські дослідники представили свою розробку на ACS Spring 2021, одній із зустрічей Американського хімічного товариства (ACS) у період з 5 по 30 квітня 2021 року. 

Варто прочитати: як відключити рекламу в додатках на iPhone.

Рибні відходи як замінник нафти у процесі виробництва поліуретану

Головним дослідником проєкту стала Francesca Kerton, яка за сумісництвом є й доктором філософії. Саме завдяки їй та її команді вдалось розробити проєкт, згідно з яким можна виробляти поліуретан на основі риб’ячого жиру, щоб зробити пластик більш екологічним. 

Однодумці Франчески та й сама Франческа, яка працювала над пошуком нового способу виготовлення пластмаси, навчаються у Меморіальному університеті Ньюфаундленду в Канаді. Команда Francesca Kerton взялась за лосося атлантичного, а саме за його рештки, після того, як лосося атлантичного підготувати для продажу. Франческа та її колеги хотіли зробити щось корисне, а саме змінити спосіб виготовлення пластмаси, використовуючи рибні відходи, сміття, яке людям не потрібне. 

Чому питання зміни способу виробництва поліуретану є на часі? Виготовлення поліуретану пов'язане з використанням невідновлювального ресурсу, адже йдеться про сиру нафту. Так званий матеріал нового покоління виготовляють з додаванням ще одного компоненту, а саме безбарвного газу фосгену, який є високотоксичним. Синтез густої рідини та газу утворює так звані ізоціанати, які є небезпечними для дихальних шляхів людини, коли йдеться про нагрівання поліуретану, та й розпад кінцевого продукту є довгим, а й небезпечним. У процесі біологічного розпаду можуть утворюватись канцерогенні сполуки. 

Варто прочитати: Як перенести дані на ПК Windows з iPhone.

Як синтезували новий поліуретановий полімер?

Звісно, використання риб'ячого жиру не стало першою ідеєю, а вона залишається поки що найактуальнішою для канадських вчених. Була ідея використовувати олії рослинного походження замість нафти, але тут постає інша проблема. Земельна площа, яка готується для вирощування сільськогосподарських культур, необхідна для вирощування культур, що будуть використовуватись як їжа. Тому й такі варіанти відразу відпали.

Але ось відходи риби зацікавили команду Francesca Kerton, але чим? Перш за все, слід зазначити, що Франческа та її команда навчаються в університеті Канади, тому й ідея про використання рибних відходів виникла так просто. Адже у канадській провінції Ньюфаундленд, недалеко від того місця, де знаходиться університет, налагоджено виробництво лосося атлантичного. Що роблять з рибними відходами? Їх просто викидають, або іноді з них отримують риб'ячий жир.  

Ось тут й підключається команда Francesca Kerton. Вони беруть риб'ячий жир для того, щоб створити новий поліуретановий полімер. У чому особливості такого процесу виготовлення екологічно чистого матеріалу? Спершу вони додають кисень до ненасиченого жиру, утворюючи оксиди. Оксиди є молекулами, що є подібними до молекул епоксидної смоли. Потім відбувається взаємодія цих оксидів з діоксидом вуглецю, або вуглекислим газом. Наступним етапом є з'єднання отриманих молекул з азотовмісними амінами. Ось так команді канадських учених вдалось отримати зовсім новий матеріал. 

Чи залишається запах риби на матеріалі?

Оскільки у рибних відходів є виражений запах риби, питання про запах матеріалу, виготовленого з рибних відходів, є досить логічним. 

Команда Francesca Kerton запевнює, що запах відчувається на початковому етапі, коли використовується риб'ячий жир для синтезу нового матеріалу. Запах зникає, коли матеріал, що використовується для синтезу нового полімеру, проходить всі етапи виробництва. 

Не зупиняються на досягнутому

Francesca Kerton та її команда представили перші результати дослідження ще торік, тому вже у 2021 вони змогли вдосконалити процес, замінивши деякі компоненти, щоб спростити виробництво нового матеріалу. Йдеться про заміну амін на амінокислоти. Канадські вчені добували амін зі шкаралупи горіхів кешʼю, а от амінокислоти не потрібно добували, адже вони вже існують у природі. Гістидин та аспарагін можуть використовуватись замість аміну, щоб з'єднати між собою основні компоненти полімеру. 

Окрім пошуку нових компонентів, канадські вчені зацікавились й питання розпаду матеріалу. Їм вдалось встановити, що після використання він ймовірно швидко розщепиться. Матеріал помістили у воду й додали ліпаз, фермент, який з легкістю розщеплює рибʼячий жир. Кількість мікробів збільшилась, що видно під мікроскопом, що і є підтвердження того, що, скоріш за все, матеріал легко розкладається. 

Попри те, що результати дослідження представлені широкому загалу, канадські вчені продовжуються роботу над полімером на основі риб'ячого жиру. Вони планують ще й дослідити, чи насправді він розкладається просто. Ще недослідженим залишається питання щодо можливості безпечного використання такого матеріалу у якості волок для створення нового одягу. 

Звичайний пластик розкладається довго, а процес його накопичення у навколишньому середовищі не припиняється. Тому й виникло питання про виготовлення матеріалу, що є екологічно чистими, та легко розкладається. Правда, розробка канадських вчених потребує ще часу, адже пластик, зроблений з рибних відходів, що лежить місяць, починає покриватися цвіллю. Ще недослідженим залишається питання міцності матеріалу, адже поліуретан цінують за унікальні технічні характеристики.