Mokslininkai sukūrė medžiagą, kuri gali pakeisti įprastą plastiką

Kartais užtenka vos kelių sekundžių, kad daiktas, pagamintas iš plastiko, atliktų savo darbą – apsaugotų maistą, sulaikytų skystį ar leistų patogiai parsinešti pirkinius. Tačiau po to prasideda ilgas, žmogaus akiai nematomas kelias: vienkartinis įpakavimas gali išlikti aplinkoje dešimtmečius, o kai kuriais atvejais – ir gerokai ilgiau. Dėl to laboratorijose vis dažniau ieškoma ne dar vieno plastiko perdirbimo būdo, o pačios medžiagos, kuri nuo pat pradžių būtų mažiau žalinga.

Atsigręžė į tai, kas auga miške

Viena perspektyviausių krypčių – celiuliozės pagrindu kuriamos medžiagos. Celiuliozė yra pagrindinė augalų ląstelių sienelių sudedamoji dalis, todėl jos netrūksta: ji gaunama iš medienos, žemės ūkio atliekų, šiaudų, medvilnės ar net kai kurių maisto pramonės likučių.

Mokslininkai jau seniai žino, kad celiuliozė gali būti ne tik popieriaus žaliava. Susmulkinus ją iki mikroskopinių ar nanometrinių dalelių, galima suformuoti ploną, lengvą ir gana tvirtą struktūrą. Tokia medžiaga gali būti skaidri, lanksti arba standi – priklausomai nuo to, kaip apdorojama ir su kuo maišoma.

Svarbiausia, kad jos pagrindas yra augalinės kilmės. Tai reiškia, jog tinkamomis sąlygomis tokia medžiaga gali suirti kur kas greičiau nei įprastas plastikas, pagamintas iš naftos. Ji taip pat gali būti gaminama iš atsinaujinančių išteklių, o ne iš iškastinio kuro.

Vis dėlto vien natūralios kilmės nepakanka. Medžiaga turi atlikti tą patį darbą kaip plastikas: atlaikyti smūgius, nepraleisti vandens, saugoti nuo deguonies ir būti pakankamai pigi masinei gamybai.

Didžiausias išbandymas – vanduo ir ilgaamžiškumas

Celiuliozės medžiagų pranašumas kartu yra ir jų silpnoji vieta. Jos lengvai sąveikauja su vandeniu, todėl drėgmė gali susilpninti struktūrą, pakeisti formą ar sutrumpinti gaminio naudojimo laiką. Plastikui ši problema dažniausiai nebūdinga – jis atsparus vandeniui ir gali ilgai išlaikyti savo savybes.

Dėl to tyrėjai eksperimentuoja su skirtingais sprendimais. Celiuliozės pluoštai gali būti chemiškai modifikuojami, padengiami plonu apsauginiu sluoksniu arba derinami su kitomis biologiškai skaidžiomis medžiagomis. Taip siekiama išlaikyti augalinį pagrindą, bet suteikti gaminiui geresnes barjerines savybes.

Kai kuriuose tyrimuose naudojami ir natūralūs priedai – baltymai, vaškai, krakmolas ar augalinės dervos. Jie gali padėti apsaugoti paviršių nuo drėgmės ir pagerinti medžiagos lankstumą. Tačiau kiekvienas papildomas komponentas apsunkina gamybą, o kartais ir perdirbimą.

Mokslininkams tenka ieškoti balanso: medžiaga turi būti pakankamai atspari naudojimo metu, bet ne tokia stabili, kad po išmetimo praktiškai nesuirtų. Tai sudėtingiau, nei gali pasirodyti iš pirmo žvilgsnio.

Kur ji galėtų būti naudojama

Pirmiausia tokios medžiagos taikomos ten, kur plastikinis gaminys naudojamas trumpai. Tai – maisto pakuotės, vienkartiniai indai, plėvelės, padėklai, apsauginiai įdėklai ir kai kurios kosmetikos ar buities prekių pakuotės.

Celiuliozės pagrindo plėvelė galėtų pakeisti dalį plastikinių įvyniojimų, ypač tais atvejais, kai svarbi apsauga nuo riebalų ar oro. Iš panašių medžiagų galima formuoti ir standesnius gaminius, pavyzdžiui, dėžutes ar maisto padėklus.

Dar viena kryptis – elektronikos bei transporto pramonė. Čia celiuliozės nanomedžiagos domina dėl mažo svorio ir mechaninio tvirtumo. Jos gali būti naudojamos kompozituose, kuriuose dalį sintetinių komponentų pakeistų augalinės kilmės žaliava.

Tačiau tokie pritaikymai dar nėra kasdienybė. Laboratorijoje pagaminti nedidelį medžiagos kiekį yra viena, o sukurti stabilią gamybos liniją, galinčią kasdien pagaminti tūkstančius tonų vienodos kokybės produkcijos, – visai kas kita.

Ar tai iš tiesų pakeis plastiką?

Atsakymas priklausys ne tik nuo pačios medžiagos savybių. Svarbi bus ir kaina, žaliavų tiekimas, gamybos energijos sąnaudos, perdirbimo infrastruktūra bei vartotojų elgsena.

Biologiškai skaidus gaminys savaime nėra be poveikio aplinkai. Kai kurioms tokioms medžiagoms suirti reikia pramoninio kompostavimo sąlygų, kurių daugelyje šalių trūksta. Jei gaminys patenka į įprastą sąvartyną, jo irimo procesas gali vykti daug lėčiau. Be to, jei celiuliozės produktas padengtas sintetine danga, jo perdirbimas ar kompostavimas tampa sudėtingesnis.

Todėl tyrėjai vertina ne tik tai, ar nauja medžiaga suyra, bet ir visą jos gyvavimo ciklą – nuo žaliavos išgavimo iki gaminio išmetimo. Reikia skaičiuoti, kiek vandens ir energijos sunaudojama gamybai, ar žaliava nekonkuruoja su maisto auginimu, kaip medžiaga transportuojama ir kas nutinka jai pasibaigus naudojimo laikui.

Kol kas tikėtina ne staigi plastiko revoliucija, o laipsniškas pakeitimas ten, kur naujoji medžiaga iš tiesų turi pranašumą. Vienur tai gali būti pakuotė, kitur – vienkartinis indas ar lengvas kompozitas. Įprastas plastikas greitai nedings, tačiau jo monopolija po truputį traukiasi: laboratorijose kuriamos medžiagos, kurios bando suderinti patogumą, tvirtumą ir mažesnę žalą aplinkai. Jei šiuos bandymus pavyks paversti ekonomiška pramonine gamyba, ateityje dalis kasdienių plastikinių daiktų gali būti pagaminta ne iš naftos, o iš to, kas užauga miške ar laukuose.