Flip-flops är bra skor för varmt väder. Men när de väl kasserats kan de hålla många år på deponier innan de sönderfaller. Gamla flip-flops kan också gå sönder i små bitar och lägga till plastförorenande vatten och jordar runt om i världen. Nu har forskare uppfunnit en ny typ av flip-flop. Tillverkad av en algbaserad plast, designad för att bryta ner i jord eller kompost.
“Jag har faktiskt ett par som jag har burit i nästan ett år nu. De är superbekväma”, säger Marissa Tessman. Hon är kemist på Algenesis Materials i San Diego, Kalifornien. Som doktorand arbetade hon också tillsammans med utvecklarna av algplasten vid University of California San Diego (UCSD).
)Dessa biologiskt nedbrytbara flipflops är gjorda av algbaserad plast. Forskare säger att de också är bekväma.Stephen Mayfield/UC San Diego
Tessman jämför olika kemiska formler för plast med recept på kakor och kakor. Genom att justera olika ingredienser kan du ändra egenskaperna hos slutprodukten. För flip-flops ville hennes grupp att skummet skulle kännas rätt vid beröring och kännas bekvämt under fötterna.
Men det här arbetet började med surfbrädor.
De flesta av dessa brädor har en plastkärna gjord av polyuretan (Pah-lee-YUR-eh-thayn). Det är inte biologiskt nedbrytbart. Och dess ingredienser kommer från råolja eller naturgas. Båda är fossila bränslen. För några år sedan bad ett företag UCSD-teamet att utveckla en grönare surfbräda, en som skulle brytas ned och inte vara så beroende av fossila bränslen.
Många surfare gillade idén med en grönare bräda, förklarar Tessman. Så laget vände sig till alger. Alger gör massor av oljor och andra kolbaserade kemikalier. Dessa kan användas för att göra föreningar som kallas polyoler (PAHL-ee-ahls). Dessa har flera grupper av sammanlänkade väte- och syreatomer. Och de kan användas för att göra en av ingredienserna som utgör bara mer än hälften av polyuretanet i de nya flipflopsna.
Men en ingrediens i plasten kommer fortfarande från råolja. Team på UCSD och på andra håll arbetar nu för att göra det från alger också.
Forskarna presenterade en modell av sin nya surfbräda 2015. En del av teamet startade sedan företaget Algenesis för att skala upp processen. Den tavlan borde börja säljas snart, säger Tessman.
“Kemin bakom en surfbräda är faktiskt nästan identisk med flipflops,” noterar Tessman. “Så det var en ganska naturlig övergång att gå från en surfbräda till att utveckla en flip-flop.”
Kassade plastflipflops hänger kvar i miljön och kan förorena vattendrag och stränder.
Placebo365/iStock/Getty Images Plus
Designad för att försämras
Saker bryts ned biologiskt när mikrober börjar tugga i sig och bryter upp sina komplexa molekyler till enklare. Mikroberna kan sedan använda dem för energi och tillväxt. Flera saker gör dessa flipflops lättsmälta för mikrober. Deras skum har många porer – schweizisk ostliknande utrymmen inuti plastskummet. Mikrober använder porerna för att nå mer av materialet och äta upp det.
Plastens recept erbjuder också de mikroberingredienser som de tycker är smaskiga. Forskarna kopplade ihop många delar av molekylerna med vad som kallas “estergrupper”. Det är grupper av atomer. Varje grupp innehåller en syreatom bunden till en kolatom. Och det kolet har en dubbelbindning som länkar det till ytterligare en syreatom. Kolatomen och enkelbunden syreatom ansluter också till resten av plastens polymerstruktur.
Förklarare: Vad är polymerer?
Olika mikrober gör enzymer som kan bryta isär estrarnas bindningar, förklarar Natasha Gunawan. Hon arbetade på flipflops medan hon studerade vid UCSD. Hon fortsätter nu det arbetet på Algenesis.
I somras bevisade hon och andra att genom att äta bort de estrarna kan mikroberna i kompost och i jord bryta ner denna algbaserade plast.
Teamet lade block av det nya skummet i en blandning av jord och kompost. Dessa miljöer “är rika på mikroorganismer”, förklarar Gunawan. Och några av dem kan bryta isär esterbindningar. Mikroberna kan sedan äta på näringsämnen i plasten.
Teamet kontrollerade proverna över tid. Detta visade att mikrober hade kommit för att frossa i skummet. Det där skummet bröts ner snabbare i jorden och tappade tydligt massa.
En forskare tar bort sulan på en ny flip-flop från en form.
Stephen Mayfield/UC San Diego
Vad åt skummet?
Nästa steg var att ta reda på vilka mikrober som åt upp plasten. Teamet lade bitar av plasten i flaskor som innehöll en vätska. Den innehöll näringsämnen men inget kol. Och det är viktigt eftersom levande varelser behöver kol för energi och tillväxt. Sedan lade laget till lite material från antingen jorden eller komposten. Då och då flyttade forskare en liten bit av blandningen till färska kolvar med mer plast och vätska.
Alla organismer som överlevde “måste använda skummet som en kolkälla”, säger Gunawan. Det visar att de förnedrar det, förklarar hon. Teamet hittade 10 organismer – grupper om fem vardera från kompost och jord – som överlevde tillsammans genom att bryta ner skummet.
“Hela strukturen försämras, trots att det bara är 52 procent alger”, konstaterar hon. Det betyder att hela skon är biologiskt nedbrytbar – även delar gjorda av olja. Teamet beskrev sina resultat i september Bioresursteknologirapporter.
“Det här arbetet verkar vara en lovande start” för att göra en biologiskt nedbrytbar produkt som folk skulle välja att köpa, säger Stephanie Liffland. Hon är forskare vid University of Minnesota i Minneapolis. Hennes arbete där fokuserar på hållbara polymerers kemi. Hon arbetade inte med flip-flop-projektet.
Liffland gillar att byta ut algingredienser mot råoljeprodukter i denna plast. Hon konstaterar att det nya skummet uppfyller standarder för en produkt som många vill ha och använder. Och det är viktigt att skummet kan sönderfalla under verkliga förhållanden, som jord och kompost. Det skulle vara bra att veta om det också skulle brytas ner i havsvatten, tillägger hon. Plastföroreningar är trots allt ett stort vattenproblem, och materialet kan brytas ned annorlunda i vatten än i jord.
För närvarande arbetar teamet med att skala upp för storskalig tillverkning. Kostnaden för köpare bör bara vara ett par dollar mer än icke-återvinningsbara flip-flips, noterar Tessman. Och om du är intresserad, tillägger hon, “Jag tror att flipflops kommer att finnas tillgängliga nästa år.”
Detta är en i en serie som presenterar nyheter om teknik och innovation, möjliggjort med generöst stöd från Lemelson Foundation.
Leave a Reply