В то время как спортивный костюм из полиэстера был ошибкой 1970-х годов, полиэстер и другие синтетические волокна, такие как нейлон, все еще используются и вносят основной вклад в загрязнение окружающей среды микропластиком, по словам ученого-материаловеда из Пенсильванского университета, который предлагает перейти на биосинтетические волокна для решения этой проблемы.
«Эти материалы во время производства, обработки и после использования распадаются на микроволокна, которые теперь можно найти во всем и в каждом», - сказал Мелик Демирель, Ллойд и Дороти Фоэр Хак, заведующий кафедрой биомиметических материалов.
В отличие от натуральных волокон, таких как шерсть, хлопок и шелк, современные синтетические волокна являются продуктами на основе нефти и в основном не поддаются биологическому разложению. В то время как натуральные волокна могут быть переработаны и подвергнуты биологическому разложению, смешанные волокна, содержащие натуральные и синтетические волокна, сложно или дорого перерабатывать.
Острова плавающего пластикового мусора в океанах - очевидная проблема, но загрязнение, производимое текстилем, невидимо и повсеместно. В океанах эти микроскопические кусочки пластика превращаются в растения и животных. Выловленная рыба переносит эти частицы на рынок, и когда люди ее едят, они также потребляют частицы микропластика.
Демирель предложил четыре возможных подхода к решению этой проблемы сегодня (16 февраля) на ежегодном собрании Американской ассоциации содействия развитию науки в Вашингтоне, округ Колумбия, в 2019 году. Первый заключается в минимизации использования синтетических волокон и вернуться к натуральным волокнам, таким как шерсть, хлопок, шелк и лен. Однако синтетические волокна менее дороги, а натуральные волокна имеют другие экологические издержки, такие как проблемы с водой и землепользованием.
Поскольку большая часть микрофибры, которая попадает в источники воды, поступает в результате стирки, он предлагает вторичные фильтры для сливных шлангов стиральных машин. В сушилках для белья есть фильтры, которые улавливают ворс, а также отходы из микрофибры, но современные стиральные машины с фронтальной загрузкой обычно этого не делают.
«Улавливание микропластика в источнике - лучший вариант фильтрации», - сказал Демирель.
Он также отмечает, что бактерии, потребляющие пластик, действительно существуют, но в настоящее время они находятся на стадии академических исследований, которым требуется некоторое время, чтобы набрать обороты в промышленности. Если бы бактерии использовались в больших масштабах, они могли бы способствовать биологическому разложению волокон или разрушать волокна для повторного использования.
Хотя эти три варианта возможны, они не решают проблему тонн синтетических волокон, используемых в настоящее время в одежде по всему миру. Биосинтетические волокна, четвертый вариант, пригодны для вторичной переработки и биоразложения и могут напрямую заменить синтетические волокна. Они также могут быть смешаны с натуральными волокнами, чтобы обеспечить долговечность синтетических волокон, но позволяют перерабатывать смеси.
Биосинтетические волокна, полученные из натуральных белков, также можно манипулировать, чтобы они приобрели желаемые характеристики. Демирель, разработавший биосинтетическое волокно, состоящее из белков, похожих на шелк, но вдохновленных белками кольцевых зубов кальмара, предполагает, что, изменяя количество тандемных повторов в последовательности белков, полимеры можно изменить, чтобы они соответствовали множеству свойств..
Например, материал, изготовленный из биосинтетических белков кольцевидных зубов кальмара, называемый Squitex, является самовосстанавливающимся. Разорванные волокна или секции будут снова присоединены к воде и небольшому давлению и улучшат механические свойства переработанного хлопка как смеси. Кроме того, поскольку волокна являются органическими, они также полностью биоразлагаемы.
Армейское научно-исследовательское управление, Управление научных исследований ВВС и Управление военно-морских исследований поддержали биосинтетический материал, вдохновленный кальмарами. Демирель является соучредителем компании, планирующей коммерциализировать Squitex.