Cercetătorii dezvoltă un înlocuitor natural pentru „substanțele veșnice”
Substanțele per- și polifluoroalchilice (PFAS), cunoscute drept „substanțe veșnice” din cauza impactului de durată pe care îl au asupra mediului și a organismului uman, stau la baza multor procese industriale moderne, de la ambalaje sigure până la protecție antiincendiu și straturi impermeabile. Deși costă miliarde de dolari anual prin efectele asupra sănătății și mediului, aceste materiale rămân ieftine și disponibile pe scară largă.
Pornind de la această dilemă, un grup de ingineri chimici a căutat o alternativă la fel de accesibilă și de abundentă: lignina, un deșeu vegetal. Rezultatele cercetării lor au fost publicate în revista Matter.
Un material inspirat de țesutul vegetal
Echipa a dezvoltat un înlocuitor pentru PFAS numit SLIP (particule superhidrofobe integrate cu lignină), obținut prin transformarea ligninului și a acizilor grași într-un produs valoros. Inspirația a venit din xilemul plantelor, țesutul vascular care conține suberină, o moleculă impermeabilă ce transportă apa prin plantă.
Cercetătorii au integrat structura suberinei în particule de lignină, legând lignina de acizi grași și adăugând un liant din acid polilactic (PLA). Materialul rezultat s-a dovedit superhidrofob, robust din punct de vedere mecanic și stabil la radiațiile ultraviolete. „Apa pur și simplu se scurge”, a explicat Puneet Dhatt, unul dintre autorii principali ai studiului.
Teste de biodegradare și economii estimate
Testele cu ciuperci care degradează lemnul au arătat că stratul de acoperire se poate descompune în materie organică inofensivă în intervalul de timp estimat. „Nu va rămâne pentru totdeauna în mediu și poate fi degradat”, a declarat Joshua Yuan, profesor și președinte al departamentului de inginerie energetică, de mediu și chimică din cadrul universității WashU McKelvey Engineering.
În colaborare cu cercetători de la Texas A&M University, echipa a estimat că înlocuirea PFAS cu SLIP în aplicațiile de impermeabilizare ar putea evita daune sociale totale de până la 1,1 miliarde de dolari anual, luând în calcul impactul global asupra sănătății umane și a mediului.
Pași următori
Deocamdată, noul strat de acoperire oferă impermeabilitate, robustețe mecanică și stabilitate UV, dar nu acoperă toate funcțiile PFAS. Următorul pas al cercetătorilor este să îl facă rezistent la ulei și la foc, pentru a-și extinde aplicațiile. SLIP ar putea fi utilizat în ambalaje și în acoperirea materialelor de construcții, iar echipa lucrează în paralel la scalarea procesului și la integrarea lui cu industriile de biorafinare și de celuloză și hârtie.
„Acest studiu este exemplul perfect în care învățăm din natură și proiectăm un material sustenabil, esențial pentru societatea noastră, cu un ciclu de viață similar polimerilor naturali, în care totul se poate degrada fără a provoca daune”, a concluzionat Yuan.
