Vědci vytvořili bioplast z rybího tuku

Polyuretan je druh plastu. Docela často se používá v průmyslu a každodenním životě. Dokonce se vyskytuje i v obuvi a oblečení. Tento typ plastu je také oblíbeným materiálem na stavbách. Přesto, že je polyuretan nazýván materiálem budoucnosti, není ekologický, což je největší problém jeho použití. Materiál se získává rafinací ropy, a proto se ve vědeckém světě stala akutní otázka hledání alternativních možností surovin pro její výrobu. Takovou alternativou byl rybí odpad – kosti, kůže, vnitřnosti.

Podle informací zveřejněných na oficiálních stránkách American Chemical Society představili kanadští vědci svůj vývoj na ACS Spring 2021, jednom ze zasedání Americké chemické společnosti (ACS) v období od 5. do 30. dubna 2021.

Rybí odpad jako náhrada oleje v procesu výroby polyuretanu

Hlavní řešitelkou projektu byla Francesca Kerton, která je zároveň doktorkou filozofie. Právě díky ní a jejímu týmu se podařilo vyvinout projekt, podle kterého je možné vyrábět polyuretan na bázi rybího tuku, aby byl plast šetrnější k životnímu prostředí.

Francesci kolegové a Francesca sama, která pracovala na hledání nového způsobu výroby plastů, studují na Memorial University of Newfoundland v Kanadě. Tým Francescy Kerton se pustil do lososa atlantického, konkrétně s jeho zbytky, poté, co byl losos atlantický připraven k prodeji. Francesca a její kolegové chtěli udělat něco užitečného, ​​a to změnit způsob výroby plastů pomocí rybího odpadu, odpadu, který lidé nepotřebují.

Proč je otázka změny způsobu výroby polyuretanu včasná? Výroba polyuretanu zahrnuje použití neobnovitelného zdroje, protože je to ropa. Takzvaný materiál nové generace je vyroben s přidáním další složky, a to bezbarvého plynu fosgenu, který je vysoce toxický. Syntézou husté kapaliny a plynu vznikají tzv. isokyanáty, které jsou při zahřívání polyuretanu nebezpečné pro dýchací cesty člověka a rozklad konečného produktu je dlouhý a nebezpečný. V procesu biologického rozkladu mohou vznikat karcinogenní sloučeniny.

Jak byl syntetizován nový polyuretanový polymer?

Využití rybího tuku samozřejmě nebylo prvním nápadem, ale pro kanadské vědce zůstává nejrelevantnější. Vznikl nápad použít rostlinné oleje místo ropy, ale zde vyvstává další problém. Plocha půdy, která je připravena pro pěstování plodin, je nezbytná pro pěstování plodin, které budou použity jako potraviny. Proto takové možnosti okamžitě zmizely.

Ale rybí odpad zaujal tým Francescy Kertonové, ale co? Předně je třeba poznamenat, že Francesca a její tým studují na univerzitě v Kanadě, a proto nápad využít rybí odpad vznikl tak snadno. Ostatně v kanadské provincii Newfoundland, nedaleko místa, kde sídlí univerzita, byla zavedena produkce lososa obecného. Co se dělá s rybím odpadem? Jednoduše se vyhodí, nebo se z nich někdy získá rybí tuk.

Zde přichází na scénu tým Francesca Kerton. Berou rybí tuk, aby vytvořili nový polyuretanový polymer. Jaké jsou vlastnosti tohoto procesu výroby materiálu šetrného k životnímu prostředí? Nejprve dodávají kyslíku nenasycenému tuku a tvoří oxidy. Oxidy jsou molekuly, které jsou podobné molekulám epoxidové pryskyřice. Pak dochází k interakci těchto oxidů s oxidem uhličitým, neboli oxidem uhličitým. Dalším stupněm je spojení získaných molekul s aminy obsahujícími dusík. Týmu kanadských vědců se tak podařilo získat zcela nový materiál.

Zůstává na materiálu pach ryb?

Vzhledem k tomu, že rybí odpad má výrazný rybí zápach, je otázka zápachu materiálu vyrobeného z rybího odpadu zcela logická.

Tým Francescy Kerton ujišťuje, že zápach je cítit v počáteční fázi, kdy se k syntéze nového materiálu používá rybí tuk. Zápach zmizí, když materiál použitý k syntéze nového polymeru projde všemi fázemi výroby.

Tam se nezastaví

Francesca Kerton a její tým představili první výsledky výzkumu v loňském roce, takže již v roce 2021 dokázali proces vylepšit výměnou některých komponentů, aby se zjednodušila výroba nového materiálu. Jde o nahrazení aminů aminokyselinami. Kanadští vědci extrahovali amin ze skořápky kešu ořechů, ale aminokyseliny extrahovat nemusí, protože v přírodě již existují. Pro spojení hlavních složek polymeru lze místo aminu použít histidin a asparagin.

Kanadské vědce kromě hledání nových součástek zajímala i problematika rozpadu materiálu. Byli schopni zjistit, že se pravděpodobně po použití rychle rozpadne. Materiál byl umístěn do vody a byla přidána lipáza, enzym, který snadno rozkládá rybí tuk. Počet mikrobů se zvýšil, což lze vidět pod mikroskopem, což je potvrzením, že materiál je s největší pravděpodobností snadno rozložitelný.

Navzdory tomu, že výsledky výzkumu jsou prezentovány široké veřejnosti, kanadští vědci pokračují v práci na polymeru na bázi rybího tuku. Plánují také prozkoumat, zda se skutečně jednoduše rozkládá. Otázka možnosti bezpečného použití takového materiálu, jako jsou nitě pro vytváření nových oděvů, zůstává neprozkoumaná.

Běžný plast se dlouho rozkládá a proces jeho hromadění v prostředí se nezastavuje. Vyvstala proto otázka výroby materiálu, který je šetrný k životnímu prostředí a snadno se rozkládá. Je pravda, že vývoj kanadských vědců ještě potřebuje čas, protože plast vyrobený z rybího odpadu, který leží měsíc, začíná být pokryt plísní. Otázka pevnosti materiálu zůstává neprozkoumaná, protože polyuretan je ceněn pro své jedinečné technické vlastnosti.