Созданы пластики, которые разлагаются по требованию

Образец пластика полидициклопентадиена, материала, часто используемого в автомобильных бамперах и сельскохозяйственном оборудовании, который трудно поддается разложению, созданный по процессу ученых из Университета Рутгерса с использованием разрушаемой химии. Химическая структура разработана так, что пластик начинает разрушаться самостоятельно в течение нескольких дней при нормальных комнатных условиях. Слева — исходный образец; справа — тот же образец после 18 часов на открытом воздухе. Автор: Gu Lab/Rutgers University

Химик Юйвэй Гу из Университета Рутгерса, вдохновившись проблемой пластикового загрязнения, разработал новый тип пластика, который разлагается при обычных условиях без нагрева или агрессивных химикатов. Идея пришла к нему во время похода в парке, когда он увидел пластиковые бутылки, загрязняющие природу.

«Биология использует полимеры повсюду, такие как белки, ДНК, РНК и целлюлоза, но природа никогда не сталкивается с проблемами долгосрочного накопления, как мы видим с синтетическими пластиками», — сказал Гу.

Ученый предположил, что ключ к решению проблемы лежит в химической структуре. Природные полимеры содержат вспомогательные группы, встроенные в их структуру, которые облегчают разрыв химических связей, когда приходит время. Команда Гу решила скопировать этот структурный трюк.

В исследовании, опубликованном в Nature Chemistry, ученые показали, что, располагая компоненты химической структуры пластика определенным образом, можно запрограммировать его на разрушение. Процесс можно сравнить со складыванием бумаги, чтобы она легко рвалась по сгибу.

«Мы обнаружили, что точное пространственное расположение этих соседних групп dramatically меняет скорость разложения полимера», — пояснил Гу. «Контролируя их ориентацию и позиционирование, мы можем спроектировать один и тот же пластик так, чтобы он разлагался за дни, месяцы или даже годы».

Эта возможность тонкой настройки означает, что разные продукты могут иметь срок службы, соответствующий их назначению. Упаковка для еды на вынос может разрушаться через день, а автозапчасти — служить годами. Команда также продемонстрировала, что процесс разрушения можно активировать или деактивировать с помощью ультрафиолетового света или ионов металлов.

Разработка открывает возможности не только для решения проблемы пластиковых отходов, но и для создания таких инноваций, как капсулы с контролируемым высвобождением лекарств и самостирающиеся покрытия.

Предварительные лабораторные тесты показали, что жидкость, образующаяся при разложении, не токсична, но для подтверждения безопасности необходимы дальнейшие исследования. Команда Гу продолжает работу над интеграцией своей технологии в существующие производственные процессы и изучением воздействия микрочастиц разложения на окружающую среду.

ИИ: В 2025 году проблема пластикового загрязнения остается острой, и подобные разработки — это не просто научное достижение, а потенциальный прорыв, способный изменить подход к производству и утилизации пластика в глобальном масштабе. Особенно впечатляет возможность программировать срок службы материала — это может кардинально сократить объемы отходов.