Tutkijat kehittivät uudenlaisen ”elävän muovin”, joka hajoaa kuudessa päivässä ilman mikromuoveja. Keksintö voi avata uuden suunnan muovijätteen vähentämiseen.
Muovi on yksi modernin yhteiskunnan tärkeimmistä materiaaleista, mutta samalla yksi suurimmista ympäristöhaasteista. Nyt tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen materiaalin, joka säilyy käytössä kestävänä, mutta voidaan hajottaa lähes kokonaan muutamassa päivässä ilman mikromuoveja.
Muoville rakennettiin oma ”hajoamiskello”
Kertakäyttöiset muovituotteet ovat usein käytössä vain hetken, mutta niiden hajoaminen luonnossa voi kestää vuosikymmeniä tai jopa vuosisatoja. Juuri tähän ristiriitaan tutkijat halusivat löytää ratkaisun.
He kehittivät niin kutsutun elävän muovin, jonka sisään on sijoitettu lepotilassa olevia bakteeri-itiöitä. Ne eivät vaikuta materiaalin käyttöön normaalitilanteessa, mutta voidaan aktivoida myöhemmin käynnistämään muovin hallittu hajoaminen.
Kaksi entsyymiä tekee työn loppuun asti
Aiemmissa vastaavissa ratkaisuissa muovin hajottamiseen on käytetty yhtä entsyymiä, jolloin materiaali saattoi hajota pieniksi muovinpaloiksi.
Uudessa tutkimuksessa bakteerit tuottavat kahta toisiaan täydentävää entsyymiä. Ensimmäinen pilkkoo pitkät polymeeriketjut pienemmiksi paloiksi ja toinen hajottaa ne edelleen niiden perusrakenneosiksi.
Tutkijoiden mukaan juuri tämä kaksivaiheinen prosessi estää mikromuovien muodostumisen.
Muovi pysyy kestävänä käyttöaikana
Tutkimuksessa bakteeri-itiöt yhdistettiin polykaprolaktoniin, jota käytetään esimerkiksi 3D-tulostuksessa ja eräissä kirurgisissa ompeleissa.
Tutkijoiden mukaan uusi materiaali oli mekaanisilta ominaisuuksiltaan hyvin samanlainen kuin tavallinen muovi. Se pysyi kestävänä koko käyttöikänsä eikä hajonnut itsestään.
Hajoaminen käynnistettiin vasta lisäämällä ravinneliuos noin 50 asteen lämpötilassa. Tämän jälkeen materiaali hajosi kokonaan noin kuudessa päivässä.
Ensimmäinen sovellus oli puettava elektroniikka
Tutkimusryhmä valmisti uudesta materiaalista myös puettavan elektrodin osoittaakseen, että sitä voidaan käyttää oikeissa tuotteissa.
Elektrodi toimi normaalisti käytön aikana, mutta hajosi aktivoinnin jälkeen kokonaan noin kahdessa viikossa. Tämä viittaa siihen, että vastaavaa teknologiaa voitaisiin tulevaisuudessa hyödyntää esimerkiksi lääketieteellisissä laitteissa, kertakäyttötuotteissa ja muissa tuotteissa, joiden ei tarvitse säilyä ympäristössä vuosikymmeniä.
Matkaa käytännön sovelluksiin on vielä
Vaikka tulokset ovat lupaavia, kyse on vielä laboratoriotutkimuksesta.
Tutkimus koski yhtä muovilaatua, eikä menetelmä sovellu sellaisenaan nykyisiin yleisimpiin pakkausmuoveihin. Tutkijat uskovat kuitenkin, että samaa periaatetta voidaan tulevaisuudessa soveltaa myös muihin muovimateriaaleihin.
Seuraava tavoite on kehittää järjestelmä, jossa hajoaminen voitaisiin käynnistää myös vesiympäristössä, sillä suuri osa muovijätteestä päätyy lopulta jokiin ja meriin.
Mitä tämä merkitsee Suomelle?
Suomi tavoittelee kiertotalouden edelläkävijän asemaa, ja uusia ratkaisuja muovijätteen vähentämiseen etsitään jatkuvasti. Jos vastaava teknologia saadaan kaupalliseen käyttöön, sillä voisi olla merkittävä vaikutus esimerkiksi pakkausteollisuuteen, terveydenhuoltoon ja kertakäyttötuotteiden valmistukseen. Samalla se voisi vähentää mikromuovien päätymistä luontoon ja vesistöihin.
Mitä tämä merkitsee lukijalle?
- Tulevaisuudessa osa kertakäyttömuoveista voisi hajota hallitusti ilman mikromuoveja.
- Uusi teknologia voi vähentää muovijätteen pitkäaikaisia ympäristövaikutuksia.
- Tutkimus osoittaa, että muoveja voidaan suunnitella jo valmistusvaiheessa myös niiden elinkaaren loppua ajatellen.
Toimituksen näkökulma
Muovista käydään usein keskustelua vain ongelmana. Tämä tutkimus muistuttaa, että ratkaisu ei välttämättä ole muovin täydellinen korvaaminen, vaan sen suunnittelu uudella tavalla. Jos materiaalille voidaan rakentaa ”elinkaari” jo valmistusvaiheessa, muuttuu koko ajattelutapa: muovi ei ole enää pysyvä ongelma, vaan hallitusti päättyvä materiaali. Se voi olla yksi tärkeimmistä askelista kohti aidosti kiertotalouteen sopivia tuotteita.
Lähteet
- American Chemical Society. Degradable Living Plastics Programmed by Engineered Microbial Consortia (ACS Applied Polymer Materials). (American Chemical Society)
- ScienceDaily. New “living plastic” self-destructs in just 6 days without leaving microplastics. (ScienceDaily)
