В современном мире проблема пластикового загрязнения приобрела поистине планетарный масштаб. Особую тревогу вызывает микропластик — мельчайшие частицы, которые проникают повсюду: от океанских глубин до тканей живых организмов, включая человека. Несмотря на появление биоразлагаемых аналогов, большинство из них лишь частично решают проблему, распадаясь на те же микроскопические фрагменты.
Однако японские учёные совершили значительный прорыв в этой области. Команда исследователей из Центра изучения эмерджентных материалов RIKEN (CEMS) под руководством Такудзо Айды разработала принципиально новый тип пластика. Его уникальность заключается в сочетании двух критически важных качеств: достаточной прочности в процессе эксплуатации и способности полностью разлагаться в природной среде без образования микропластика.
В основе инновационного материала лежит целлюлоза — наиболее распространённое органическое соединение на нашей планете. Исследователи поставили перед собой амбициозную задачу: создать пластик, который будет естественным образом распадаться в морской воде без необходимости специального промышленного компостирования.
Предшествующая разработка группы — супрамолекулярный пластик — уже демонстрировала способность растворяться в солёной воде за несколько часов. Принцип действия был основан на обратимых связях между полимерами, разрушаемыми солью. Однако материал уступал в механической прочности, что ограничивало его практическое применение.
Новая версия, получившая название CMCSP, существенно усовершенствовала первоначальную концепцию. Один из ключевых компонентов — карбоксиметилцеллюлоза, производное древесной массы, уже одобренное FDA и подтвердившее свою биоразлагаемость. Второй компонент — безопасный сшивающий агент на основе положительно заряженных полиэтиленгуанидиниевых ионов.
Механизм работы материала весьма интересен: при контакте с водой комнатной температуры противоположно заряженные компоненты притягиваются, формируя прочную сшитую сеть. В морской воде солевые мостики разрушаются, запуская процесс разложения. Для защиты от преждевременного распада возможно нанесение тонкого защитного покрытия.
Первоначальные образцы отличались излишней хрупкостью, несмотря на прозрачность и твёрдость. Решением стала добавка хлорида холина — пищевой добавки, одобренной американским Управлением по санитарному надзору. Регулируя его количество, учёные добились оптимальной гибкости: материал может оставаться жёстким, подобно стеклу, или растягиваться до 130 % от исходной длины. Кроме того, он способен формировать прочные прозрачные плёнки толщиной всего 0,07 мм.
По словам Айды, исследование знаменует переход от теоретических разработок к практическому применению. CMCSP не уступает по прочности традиционным нефтехимическим пластикам, при этом его свойства можно регулировать без ущерба для прозрачности, технологичности и способности разлагаться в морской воде. Важное преимущество — масштабируемость производства: ежегодно природа генерирует около триллиона тонн целлюлозы, что обеспечивает неисчерпаемую сырьевую базу.
Этот инновационный подход открывает реальные перспективы для сокращения пластикового загрязнения на самом начальном этапе, предотвращая его трансформацию в глобальную экологическую угрозу.