Проблема переработки пластиков с каждым годом становится всё острее, поэтому ученые во всем мире прилагают много усилий для разработки биоразлагаемых полимеров. Однако повышение способности к "естественной утилизации" зачастую сопровождается значительным ухудшением эксплуатационных характеристик материалов.
Главный претендент на роль биоразлагаемого полимера номер один - это полигидроксибутират (ПГБ). Этот полимер вырабатывается рядом микроорганизмов, поэтому в природе существует естественный цикл его "переработки". В литературе в последнее время можно встретить множество идей, как данный полимер может быть использован для создания многоцелевых экологически безвредных пластиков. Однако многие свойства немодифицированного ПГБ – термическая стабильность, газопроницаемость, растворимость – слишком сильно для многих применений уступают "экологически вредным" аналогам.
Исследователи из Корнельского университета (США) разработали биодеградируемые нанокомпозиты на основе ПГБ и слоистых силикатов (органически модифицированных наноглин). Как и следовало ожидать, термические и механические свойства таких композитов заметно лучше, чем у чистого полимера. Но и это еще не все: оказалось, что и разлагаются такие композиты легче и быстрее.
Изучение биодеградации образцов композитов проводилось в органическом компосте при влажности 85% и температурах 20 и 60°С. Оказалось, что композит разлагается быстрее, и за 7 недель потеря массы достигает почти 100%, в то время как для чистого ПГБ максимальная потеря массы в тех же условиях составляет лишь 70%. С повышением температуры скорость биодеградации снижается. Разложение протекает в две стадии – сначала полимер гидролизуется, образуя малые олигомеры, которые потом пожираются микроорганизмами. Чем меньше степень кристалличности, тем быстрее деградирует полимер. Неорганические же наночастицы служат центрами зародышеобразования для полимера, и их присутствие приводит к образованию кристаллитов меньших размеров. Этим и объясняется более эффективное разложение композитов по сравнению с чистым полимером.
Работа «New Biodegradable Polyhydroxybutyrate/Layered Silicate Nanocomposites» была опубликована в журнале Biomacromolecules.
и нанопеска, и нанощебёнки...
Много ли организмов хорошо себя чувствуют при 60°С? Неудивительно, что скорость биодеградации меньше.
