Stopové množství přísady zrychlí rozklad bioplastů PLA na pouhé týdny, zachová pevnost i průhlednost

Kompostovatelné plasty představují jedno z řešení celosvětového problému s plastovým odpadem. V současné době však tyto materiály vyžadují pro svůj rozklad průmyslová kompostovací zařízení.

Kompostovatelné plasty představují jedno z řešení celosvětového problému s plastovým odpadem. V současné době však tyto materiály vyžadují pro svůj rozklad průmyslová kompostovací zařízení. Vědci z ACS Central Science učinili významný krok k vytvoření bioplastu vhodného pro domácí kompostování, když obohatili polylaktid (PLA) – široce používaný biopolymer – malým množstvím speciální přísady. Testy ukazují, že tato přísada zásadně urychluje rozklad materiálu, aniž by došlo ke snížení jeho klíčových vlastností, jako je pevnost nebo průhlednost.

PLA se v současnosti používá v produktech, jako jsou obaly na potraviny, textilie a biomedicínská zařízení, a tvoří přibližně dvě třetiny celkové celosvětové produkce bioplastů. Kompostování je považováno za jednu z nejefektivnějších strategií pro likvidaci PLA produktů, zejména jednorázových výrobků kontaminovaných potravinami, protože eliminuje potřebu dodatečného třídění a mytí. Tento proces přeměňuje organický odpad na ekologicky nezávadné produkty, například malé organické kyseliny. Problémem však je, že PLA je „průmyslově kompostovatelný pouze v řízených prostředích, kde se rozkládá po dobu několika měsíců“, což vyžaduje vysoké teploty a vlhkost pro rozklad v praktickém časovém rámci.

S ohledem na toto omezení se Marc Hillmyer, Christopher Ellison a jejich kolegové zaměřili na vývoj materiálu na bázi PLA, který by se rozkládal rychleji a v širším spektru podmínek. Místo přímého přidávání organických kyselin, které mohou oslabit PLA během zpracování, tým smíchal PLA s malým množstvím organických anhydridů. Tyto sloučeniny fungují jako „maskované kyseliny“, které se po kontaktu s vodou aktivují a katalyzují rozklad polymerních řetězců plastu.

Vědci vytvořili dva plastové filmy obsahující různé organické anhydridy: ftalanhydrid nebo cyklický anhydrid kyseliny 2-sulfobenzoové. Zjistili, že směsi PLA modifikované kteroukoli z těchto látek si zachovaly své mechanické vlastnosti, včetně pevnosti a průhlednosti, ve srovnání s čistými PLA filmy. Zvláště účinná se ukázala přísada 2-sulfobenzoové kyseliny cyklického anhydridu, a to i v pouhých stopových množstvích, již od 100 částic na milion. V průmyslových kompostovacích podmínkách při 58 stupních Celsia se PLA s 0,1 % této přísady zcela rozložil během 21 dnů, čímž výrazně překonal nemodifikovaný PLA, který dosáhl 83% biodegradace až po 90 dnech. Vědci také zaznamenali úspěch při zlepšování biologické rozložitelnosti modifikovaného PLA při teplotě kolem 45 stupňů Celsia, což je teplota běžná pro zdravé domácí komposty.

Autoři výzkumu uvádějí, že jejich přístup by mohl rozšířit praktické využití PLA tím, že by umožnil jeho rozklad nejen v průmyslových kompostovacích zařízeních, ale také v domácích kompostérech. To by představovalo významný krok k efektivnějšímu řešení plastového odpadu. Je však zapotřebí dalšího testování, aby se plně pochopilo, jak se modifikované materiály PLA chovají v různých prostředích a podmínkách.