Op algen gebaseerde biologisch afbreekbare slippers bieden hoop om plastic afval uit te roeien

Als 's werelds meest populaire schoen, zijn teenslippers verantwoordelijk voor een verontrustend percentage van het plastic afval dat op stortplaatsen, op zeekusten en in oceanen terechtkomt. Wetenschappers van de Universiteit van Californië in San Diego hebben jaren gewerkt om dit probleem op te lossen, en nu hebben ze een stap verder gezet in de richting van het volbrengen van deze missie, zegt Science Daily.

Het team van onderzoekers formuleerde polyurethaanschuim, gemaakt van algenolie, om te voldoen aan de commerciële specificaties voor tussenzoolschoenen en het voetbed van teenslippers. De resultaten van de studie zijn gepubliceerd in Bioresource Technology Reports en beschrijven de succesvolle ontwikkeling van deze duurzame, consumentklare en biologisch afbreekbare materialen door het team.

Het onderzoek was een samenwerking tussen UC San Diego en startup Algenesis Materials, een materiaalwetenschappelijk en technologisch bedrijf. 

"Het artikel laat zien dat we schuim van commerciële kwaliteit hebben dat biologisch afbreekbaar is in de natuurlijke omgeving", zegt Stephen Mayfield (Division of Biological Sciences). “Na honderden formuleringen hebben we er eindelijk een bereikt die voldeed aan de commerciële specificaties. Deze schuimen zijn voor 52 procent bio-inhoud - uiteindelijk zullen we 100 procent bereiken."

Naast het bedenken van de juiste formulering voor de schuimen van commerciële kwaliteit, werkten de onderzoekers samen met Algenesis om de schoenen niet alleen te maken, maar ook te degraderen. Mayfield merkt op dat wetenschappers hebben aangetoond dat commerciële producten zoals polyesters, bioplastics (PLA) en fossiele brandstoffen (PET) biologisch kunnen worden afgebroken, maar alleen in de context van laboratoriumtests of industriële compostering.

"We hebben polyurethanen helemaal opnieuw ontwikkeld met biogebaseerde monomeren om te voldoen aan de hoge materiaalspecificaties voor schoenen, terwijl we de chemie in theorie geschikt hielden, zodat de schoenen biologisch afbreekbaar zouden zijn", zegt Mayfield.

Door hun op maat gemaakte schuimen op de proef te stellen door ze onder te dompelen in traditionele compost en aarde, ontdekte het team dat de materialen na slechts 16 weken waren afgebroken. Tijdens de ontbindingsperiode, om rekening te houden met eventuele toxiciteit, maten de wetenschappers, onder leiding van Skip Pomeroy van UC San Diego, elk molecuul dat van de biologisch afbreekbare materialen werd afgeworpen. Ze identificeerden ook de organismen die de schuimen hebben afgebroken.

"We namen de enzymen van de organismen die de schuimen afbreken en toonden aan dat we ze konden gebruiken om deze polyurethaanproducten te depolymeriseren, en identificeerden vervolgens de tussenstappen die in het proces plaatsvinden", zegt Mayfield. "Vervolgens toonden we aan dat we de gedepolymeriseerde producten konden isoleren en die konden gebruiken om nieuwe polyurethaanmonomeren te synthetiseren, om zo een bioloop te voltooien."

Deze volledige recycleerbaarheid van commerciële producten is de volgende stap in de voortdurende missie van de wetenschapper om de huidige productie- en afvalbeheerproblemen van kunststoffen aan te pakken die, als ze niet worden aangepakt, tegen 96 zullen resulteren in 2050 miljard ton plastic op stortplaatsen of in de natuurlijke omgeving. 

Hoewel commercieel op schema voor productie, is het economisch doen een kwestie van schaal die de wetenschappers met productiepartners uitwerken, zegt Science Daily.

"Mensen komen om de vervuiling van de oceaan door plastic en beginnen producten te eisen die het hoofd kunnen bieden aan wat een milieuramp is geworden", zegt Tom Cooke, president van Algenesis. “We zijn toevallig op het juiste moment op de juiste plaats.”