Nykyisten ekomuovien ongelmana on, että niiden hävittäminen vaatii erityisiä olosuhteita. Suurin osa materiaaleista, jotka on merkitty ”biohajoaviksi”, eivät hajoa luonnollisessa meriympäristössä, vaan hajoavat vain pieniksi hiukkasiksi – mikromuoviksi. Ryhmä japanilaisia tutkijoita RIKEN-keskuksesta on kehittänyt puuselluloosapohjaisen polymeerin, joka liukenee kokonaan suolaveteen muutamassa tunnissa.
Nykyaikainen teollisuus käyttää muoveja, joiden molekyylit ovat kytkeytyneet toisiinsa peruuttamattomilla kemiallisilla sidoksilla. Tämä takaa tuotteiden kestävyyden, mutta tekee niistä käytännössä ikuisia: luonnon mikro-organismit eivät pysty tuhoamaan näitä sidoksia. Journal of the American Chemical Society -lehdessä esitelty uusi materiaali toimii valikoivan stabiilisuuden periaatteella: se pysyy kiinteänä maalla, mutta hajoaa joutuessaan tiettyyn kemialliseen ympäristöön.
Uuden muovin perustana on karboksimetyyliselluloosa (KMC) – edullinen puumassan johdannainen. Normaalissa tilassa tämä aine ei ole yhtä luja kuin muovi. Muuttaakseen sen rakennusmateriaaliksi tutkijat käyttivät ionisidoksen menetelmää.
Koostumukseen lisättiin positiivisesti varautuneita guanidiini-ioneja. Koska selluloosamolekyylit ovat negatiivisesti varautuneita, ne vetävät toisiaan puoleensa sekoittaessa. Tuloksena syntyy tiheä molekyyliverkko, joka antaa materiaalille kiinteän muovin ominaisuudet.
Yhdiste on stabiili tavallisissa olosuhteissa, mutta se on herkkä suolalle. Makeassa vedessä tai kohtuullisessa kosteudessa sidokset säilyvät, mutta meriveden korkea suolapitoisuus käynnistää hajoamisprosessin.
Kun muovi joutuu meriveteen, suolaionit alkavat tunkeutua materiaalin sisään. Ne korvaavat ionit, jotka pitävät selluloosaketjut yhdessä. Sähköstaattinen vetovoima katoaa, ja muovin rakenne hajoaa alkuperäisiksi komponenteiksi.
Tämä prosessi eroaa olennaisesti tavallisesta hajoamisesta:
- Nopeus: täydellinen liukeneminen kestää useita tunteja.
- Ei jäännöksiä: materiaali ei muutu mikromuoviksi, vaan siirtyy nestemäiseen faasiin molekyylitasolla.
- Ympäristöystävällisyys: kaikki hajoamistuotteet ovat myrkyttömiä ja esiintyvät jo luonnossa.
Alun perin selluloosasta valmistettu materiaali oli läpinäkyvää ja kovaa, mutta liian haurasta – se murtui, kun sitä yritettiin taivuttaa. Jotta materiaali olisi sopiva pakkausten tai kalvojen valmistukseen, tutkijat lisäsivät siihen koliinikloridia (yleinen elintarvikelisäaine).
Tämä aine toimii pehmentimenä. Se tekee molekyyliketjuista liikkuvampia. Muuttamalla tämän lisäaineen määrää insinöörit ovat oppineet määrittämään halutut ominaisuudet:
- Pienellä pitoisuudella saadaan kovaa materiaalia, joka muistuttaa orglasia.
- Suurella pitoisuudella materiaali muuttuu joustavaksi ja voi venyä yli kaksinkertaiseksi.
Tutkijat ovat jo onnistuneet luomaan kestävät kalvot, joiden paksuus on vain 0,07 mm ja jotka käyttöominaisuuksiltaan eivät jää jälkeen tavallisesta polyeteenistä.
Kehityksen tekijät korostavat, että heidän tavoitteenaan oli luoda teknologia, joka on valmis massatuotantoon. Kaikki uuden muovin komponentit ovat edullisia, tuotetaan teollisessa mittakaavassa ja ovat terveysviranomaisten hyväksymiä.
Ennenaikaista liukenemista (esimerkiksi sateessa) vastaan tuotteiden pinta voidaan päällystää ohuella vedenkestävällä kerroksella. Kuitenkin joutuessaan mereen, jossa aaltojen mekaaninen vaikutus yhdistyy suolan jatkuvaan läsnäoloon, tämä suoja tuhoutuu ja käynnistää täydellisen hävittämisen mekanismin.
Tämä teknologia mahdollistaa sellaisen pakkauksen luomisen, joka ei varmasti muutu roskaksi: se joko palaa tuotantoon kierrätysjärjestelmän kautta tai katoaa turvallisesti merivedessä.
