Onze planeet en alles wat erop leeft, wankelt onder het gewicht van al het plastic afval dat we produceren. Het volume van deze niet-biologisch afbreekbare materialen die na gebruik worden weggegooid, neemt alleen maar toe, dus we hebben nieuwe manieren nodig om het snel te verwerken.
Een nieuwe proof-of-concept-studie demonstreert een geheel nieuwe benadering van plastic recycling, geïnspireerd door de natuurlijke manier om de componenten van organische materialen te “recyclen”. polymeren aanwezig in onze omgeving.
De aanpak neemt richting vanuit het feit dat: Eiwitten Binnenin worden de organische polymeren voortdurend in stukjes afgebroken en weer samengevoegd tot verschillende eiwitten, zonder de kwaliteit van hun bouwstenen te verliezen. Kortom, als het gaat om het recyclen van plastic – een synthetisch polymeer – zonder het af te breken, moeten we kleiner denken.
Eiwitten zijn een van de belangrijkste organische verbindingen die als bouwstenen dienen voor alles wat biologisch is. Het zijn lange ketens van moleculen (of monomeren) die bekend staan als aminozuren, en de onderzoekers geloven dat de manier waarop deze moleculen kunnen worden afgebroken en hervormd, wijst op een mogelijke strategie voor het recyclen van synthetische polymeren.
“Eiwit is als een parelsnoer, waarin elke parel een aminozuur is.” Materiaalwetenschapper Simon Giavieri zegt:Van het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie (EPFL) in Zwitserland.
“Elke parel heeft een andere kleur en de kleurvolgorde bepaalt de structuur van de keten en dus de eigenschappen ervan. In de natuur breken eiwitketens af in de samenstellende aminozuren, en cellen brengen deze aminozuren weer bij elkaar om nieuwe eiwitten te vormen – dat wil zeggen, ze maken nieuwe parelsnoeren met een andere kleurvolgorde.”
De onderzoekers noemden hun aanpak de “Nature-Inspired Circular Economy Recycling”, of kortweg NaCRe.
In laboratoriumtests was het team in staat om specifieke eiwitten af te breken tot aminozuren en deze vervolgens samen te stellen tot nieuwe eiwitten met verschillende structuren en toepassingen. In één geval transformeerden ze eiwitten van zijde in groen fluorescerend eiwit, een gloeiende tracer die wordt gebruikt in biomedisch onderzoek. Ondanks deze demontage en reconstructie blijft de kwaliteit van de eiwitten constant.
(Giaveri et al., geavanceerde materialen, 2021)
Volgens de analyse van het team kunnen de mechanismen die van nature in eiwitten voorkomen, ook op kunststoffen worden toegepast, hoewel het ontwikkelen en opschalen van de benodigde technologie enige tijd zal duren.
Er zijn aanzienlijke verschillen tussen natuurlijke en synthetische polymeren om te overwegen, maar de onderzoekers zeggen dat deze nieuwe benadering van recycling mogelijk is – en het materiaal zo lang mogelijk in gebruik zal houden.
“Het zou een radicaal andere mentaliteit vereisen,” Materiaalwetenschapper Francesco Stellaci zegt:van EPFL. “Polymeren zijn parelsnoeren, maar synthetische polymeren zijn meestal gemaakt van parels die allemaal dezelfde kleur hebben en als de kleur anders is, doet de kleurvolgorde er zelden toe.”
“Bovendien hebben we geen efficiënte methode om synthetische polymeren uit parels van verschillende kleuren te synthetiseren op een manier die hun volgorde regelt.”
Zelfs biologisch afbreekbare kunststoffen creëren afvalresten die moeten worden opgeslagen of begraven nadat het recyclingproces is voltooid, met de gebruikelijke klap voor het milieu in termen van landgebruik en vervuiling. Een nieuwe strategie kan daarbij helpen.
Onderzoekers schatten dat een gemiddelde persoon over een levensduur van 70 jaar ongeveer 2 ton plastic weggooit – en gezien de ongeveer 8 miljard mensen op de planeet op dit moment, is dat een rampzalige hoeveelheid afval.
En hoewel we enige vooruitgang boeken bij het aanpakken van het probleem van plasticvervuiling, is het op dit moment niet dichtbij genoeg. Als we willen voorkomen dat plastic onze wereld en onze gezondheid nog meer schade toebrengt, is een fundamentele verschuiving in denken en handelen nodig.
“In de toekomst zal duurzaamheid inhouden dat we recycling tot het uiterste drijven, veel verschillende dingen bij elkaar gooien en het mengsel recyclen om elke dag een ander nieuw materiaal te maken”, Stellaci zegt. De natuur doet dit al.
De zoekopdracht is gepubliceerd in geavanceerde materialen.
‘Webgeek. Wannabe-denker. Lezer. Freelance reisevangelist. Liefhebber van popcultuur. Gecertificeerde muziekwetenschapper.’
