Odborníci IISc (Indian Institute of Science) vyvinuli hydrogel z obnovitelných zdrojů, založený na chitosanu, který dovede polapit a odstranit mikroplasty z vody. Hydrogel je tvořen unikátním způsobem provázanými polymery vytvářejícími síť, která kontaminanty váže, a poté je lze vystavit degradaci UV zářením.
V dnešní době představují mikroplasty, tedy velmi malé částice odpadních plastů, závažnou hrozbu lidskému zdraví a životnímu prostředí. Pronikají do našich těl a postupně se množí důkazy o tom, že zvyšují rizika různých onemocnění. Současně pronikají i do nejvíce odlehlých oblastí planety, jako jsou polární ledovce, vrcholky hor nebo hlubokomořské příkopy.
Vzhledem k nepatrné velikosti není úplně snadné mikroplasty z prostředí odstraňovat.
Odborníci se původně zaměřili na vývoj membrán, s nimiž by bylo možné mikroplasty odfiltrovat. Ukázalo se však, že mikročástice takové membrány obvykle rychle ucpávají. Proto tým vedený Suryasarathim Bosem obrátil pozornost ke 3D hydrogelům.
Vytvořili hydrogel, který tvoří navzájem provázené vrstvy chitosanu, polyvinylalkoholu a polyanilinu. Tuto matrici poté naplnili nanoshluky materiálu Cu-POM (copper substitute polyoxometalate). Tento nanomateriál katalyzuje degradaci mikroplastů UV zářením.
Společně s úpravou nebo odstraněním mikroplastů je dalším velkým problémem detekce. Protože se jedná o velmi malé částice, nelze je vidět pouhým okem. K vyřešení tohoto problému vědci přidali do mikroplastů fluorescenční barvivo, aby sledovali, kolik bylo adsorbováno a degradováno hydrogelem za různých podmínek.
„Kontrolovali jsme odstraňování mikroplastů při různých úrovních pH vody, různých teplotách a různých koncentracích mikroplastů,“ vysvětluje Soumi Dutta, autor studie a národní postdoktorand SERB z Katedry materiálového inženýrství IISc.
Kombinace sítě polymerů s těmito nanoshluky vytvořila pevný hydrogel, který může absorbovat a degradovat velké množství mikroplastů. Experimenty potvrdily, že hydrogel je velmi účinný. Zneškodnil asi 95 %, respektive 93 % částic dvou různých typů mikroplastů ve vodě při téměř neutrálním pH (~6,5). Tým také provedl několik experimentů, aby otestoval, jak odolný a pevný materiál je. Zjistili, že díky kombinaci tří polymerů je stabilní při různých teplotách.
„Chtěli jsme vyrobit materiál, který je udržitelnější a lze jej používat opakovaně,“ vysvětluje Bose. Hydrogel by mohl vydržet až pět cyklů odstranění mikroplastů bez významné ztráty účinnosti. A co víc, zdůrazňuje Bose, jakmile hydrogel přežije své použití, může být přeměněn na uhlíkové nanomateriály, které dokážou odstranit těžké kovy, jako je šestimocný chrom, ze znečištěné vody.
Vědci plánují spolupracovat i na vývoji zařízení, které lze nasadit ve velkém měřítku na čištění různých vodních zdrojů.