Olemme riippuvaisia muovista ja samalla vuosien ajan yrittäneet löytää sille korviketta . Korviketta, joka palvelisi samaa tarkoitusta, mutta ei tuottaisi tonneja roskaa ja mikromuovia, kuten nyt tapahtuu. Tällä hetkellä kehitetään useita vaihtoehtoja, ja nyt tutkijaryhmä uskoo löytäneensä vakuuttavan ratkaisun: bakteerien käyttö eräänlaisena elävänä tehtaana tulevaisuuden muovin tuotantoon.
Ja se on todella lupaavaa: se on metallin vahvuinen, mutta hajoaa ympäristöä saastuttamatta.
Vaihtoehtoja tarvitaan kipeästi. Ottaen huomioon tämän riippuvuuden muovista ja sen, että kierrätys ei ole paras asia, jossa olemme todella onnistuneet, on yritetty rajoittaa muovin käyttöä erilaisilla säädöksillä. Suurin ongelma tämän materiaalin kanssa on se, että se ei hajoa kokonaan, vaan hajoaa hiukkasiksi, joita kutsutaan mikromuoviksi.
Ne päätyvät jokiin, meriin, ruokaan ja kehoomme (niitä on löydetty jopa kiveksistä ja rintamaidosta ). Lisäksi monet näistä muoveista vapauttavat myrkyllisiä aineita, kuten ftalaatteja ja bisfenoli A:ta (BPA), jotka ovat erittäin haitallisia ja liittyvät hormonaalisiin häiriöihin ja jopa syöpään. Etsiessään vaihtoehtoa tutkijat Rice-yliopistosta ja Houstonin yliopistosta aloittivat kokeilut löytääkseen muovin korvaavan materiaalin, joka täyttää kolme ehtoa:
- Se ei saastuta ympäristöä.
- Se on yhtä kestävää tai jopa kestävämpää kuin muovi.
- Sitä voidaan tuottaa mittakaavassa.
Bakteerien sentrifugointi . Tämän huomioon ottaen tutkijat kääntyivät bakteeriselluloosan puoleen. Tämä aine, jota jotkut bakteerit tuottavat luonnossa, on hyvin samanlainen kuin kasviselluloosa, mutta ohuempi. Tämä ei ole läpimurto, koska bakteeriselluloosa oli jo tunnettu, mutta se ei ollut yleistynyt sen epäjärjestyksellisen rakenteen ja käytön vaikeuden vuoksi.
Uutuus ei siis ole itse materiaalissa, vaan siinä, miten se on saatu aikaan. Tämän selluloosan tuottamiseksi tutkijat kehittivät ”pyörivän bioreaktorin”. Se on kone, johon selluloosaa tuottavat bakteerit sijoitetaan ja pidetään nesteessä. Tutkijat onnistuivat rajoittamaan bakteerien liikkumista, jotta ne eivät liikkuisi kaoottisesti.
Pohjimmiltaan, kuten pesukoneessa, bakteerit laitetaan koneeseen ja pyöritetään tiettyyn suuntaan materiaalin tuotannon aikana. Näin selluloosan muodostavat kuidut, jotka aiemmin olivat epäjärjestyksessä, järjestyvät nyt järjestykseen. Tietenkin tutkijat selittävät tutkimuksessaan, että tällä on merkitystä, koska kuten muiden materiaalien (esimerkiksi teräksen tai hiilikuidun) tapauksessa, kun kuidut ovat järjestyneet linjaan, lopullinen materiaali saa ominaisuudet, jotka tekevät siitä ainutlaatuisen.
Yläkuvassa on järjestymättömiä kuituja. Alakuva esittää tämän ”bioreaktorin” avulla luotuja kuituja.
Ominaisuudet . Monipuoliset ja erittäin lupaavat. Tutkijatiimi on kuvannut uuden materiaalin yksityiskohtaisesti:
- Biohajoava.
- Riittävän kestävä korvaamaan muovia ja joitakin metalleja.
- Joustavuus ja läpinäkyvyys.
Mistä lujuudesta on kyse? Murtolujuus on jopa 436 MPa, mikä lähestyy lasin tai alumiinin lujuutta, mutta sillä on lisäetuja: joustavuus ja läpinäkyvyys.
Sitä voidaan legeroida . MASR Saadi on tutkimuksen johtava kirjoittaja, ja yksi ominaisuus, jonka hän korosti, on mahdollisuus lisätä materiaaliin lisäaineita. ”Tämä menetelmä mahdollistaa erilaisten nanomateriaalien helpon integroinnin suoraan bakteeriselluloosaan, mikä mahdollistaa materiaalin ominaisuuksien mukauttamisen tiettyihin tehtäviin.”
Esimerkiksi lisäämällä boorinitridin nanokalvoja lujuus nousi 553 MPa:iin, mutta myös materiaalin lämmönsiirtokyky parani, minkä ansiosta sen lämpötehokkuus kolminkertaistui verrattuna vakiomallisiin näytteisiin.
Lupaavaa . ”Oletamme, että nämä kestävät, monikäyttöiset ja ympäristöystävälliset bakteeriselluloosalevyt yleistyvät ja korvaavat muovin eri aloilla”, sanoo Muhammad Maksud Rahman, toinen projektin tutkijoista. Vaikka tämä biomuovi on vielä laboratoriotutkimusvaiheessa, sen teollinen potentiaali on ilmeinen.
Monikäyttöisyys mahdollistaa materiaalin käytön paitsi nykyisin muovista valmistettujen pakkausten valmistuksessa myös teknisissä tekstiileissä sen lujuuden ja ominaisuuksien ansiosta sekä lämmönhajotuslaitteissa, joustavissa näytöissä , antureissa tai kevyissä rakenneosissa, joita voitaisiin käyttää rakennusalalla.
Mutta kuten jo mainitsimme, tämä tuote on osoittanut potentiaalinsa laboratoriossa, mutta sillä on vielä pitkä matka markkinoille. Jos se ylipäätään koskaan tulee markkinoille.
