Jedwab może ograniczyć zanieczyszczenie mikroplastikiem

Choć minęły tysiąclecia, odkąd ludzie odkryli jedwab i zaczęli go pozyskiwać z kokonów jedwabników, naukowcy wciąż znajdują nowe zastosowania dla tego niezwykłego materiału. Ostatnio stwierdzono, że może on pomóc w eliminowaniu narastającego zagrożenia środowiskowego i zdrowotnego, jaki stwarzają maleńkie drobinki tworzyw sztucznych, które są znajdowane dosłownie wszędzie, od szczytów gór po dno morza – a nawet w ludzkim krwiobiegu.

Większość mikroplastików obecnych w środowisku powstaje wtedy, gdy większe przedmioty wykonane z tworzywa ulegają degradacji. Jednak według danych European Chemikals Agency około 10–15% zanieczyszczających drobinek jest celowo dodawanych do produktów. Należą do nich mikrogranulki, które zawierają i stopniowo uwalniają składniki czynne w produktach takich, jak kosmetyki i preparaty stosowane do oprysków w rolnictwie.

W ramach studium opublikowanego w czasopiśmie „Small” badacze z Massachusetts Institute of Technology i koncernu chemicznego BASF opracowali oparty na jedwabiu, biodegradowalny produkt mogący zastąpić takie granulki. Tego typu badania są niezwykle cenne dla firm, które stoją w obliczu zaostrzenia przepisów dotyczących celowego stosowania mikroplastików.

Znalezienie materiałów zastępczych dla dodawanych mikroplastików stwarza inną możliwość kontroli zanieczyszczenia mikroplastikami poza redukcją ilości niewłaściwie utylizowanych odpadów plastikowych, mówi Denise Mitrano, chemiczka analityczna z ETH w Zürichu, która nie brała udziału w tych badaniach.

Jedwab jest nietoksyczny, wytrzymuje obróbkę i może być pozyskiwany z niskiej jakości włókien stanowiących odpady przemysłu włókienniczego, mówi inżynier z MIT i współautor studium Benedetto Marelli. Naukowcy zaproponowali też inne naturalne substancje, aby zastąpić celowo dodawane mikroplastiki, lecz w ich przypadku „nie da się uzyskać wszystkich pożądanych właściwości jednocześnie, jak to jest możliwe przy zastosowaniu jedwabiu” – mówi Marelli.

Badacze zmodyfikowali istniejące instalacje produkcyjne tak, aby wytwarzały mikrokapsułki wykorzystujące białko jedwabiu – fibroinę – które zawierają skoncentrowaną stałą postać herbicydu oraz witaminy C, popularnego składnika środków do pielęgnacji skóry. Współautor badania Muchun Liu, również z MIT, zanurzał mikrogranulki w kąpieli etanolowej na różny czas, sterując tym samym sposobem, w jaki długie łańcuchy białek jedwabiu zwijają się i przylegają do siebie – „dostrajając” je tak, by rozpuszczały się i uwalniały składniki czynne w pożądanym tempie.

Aby mogły stać się rynkowo konkurencyjne, mikrogranulki na bazie jedwabiu muszą „działać równie dobrze, jeśli nie lepiej, jak ich niebiodegradowalny odpowiednik” – mówi Marelli. Na przykład herbicyd w preparatach do oprysku musi być uwalniany powoli, aby plenić chwasty bez szkody dla roślin uprawnych. W testach na kukurydzy w ciągu sześciu dni preparat z jedwabnymi mikrogranulkami uszkodził uprawiane rośliny w mniejszym stopniu niż dostępny obecnie produkt komercyjny.

Zastąpienie niebiodegradowalnych mikrogranulek jedwabiem może nie zawsze się sprawdzić, niemniej jednak już teraz wygląda obiecująco w porównaniu z alternatywnymi rozwiązaniami badanymi przez BASF, mówi współautor studium Pierre-Eric Millard, specjalista w zakresie mikroenkapsulacji w tej firmie. Produkty wykorzystujące mikrogranulki na bazie jedwabiu mogłyby pojawić się na rynku w ciągu kilku lat, jeśli BASF zdecyduje się na ich wdrożenie, mówi.

Badacze zajmą się następnie poszukiwaniem sposobów enkapsulacji składników czynnych, które mogą wymagać innej technologii, na przykład tych, które muszą pozostać w postaci płynnej lub gazowej.