プラスチック汚染を跳ね返す

Sep 07, 2023

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スポンジ。 彼らにできないことはあるのでしょうか？ 何千年もの間、人類は乾燥させた天然スポンジを掃除や絵の具の使用、また水や蜂蜜などの液体を摂取する容器として使用してきました。 避妊具として使用したこともあります。 合成であろうと天然であろうと、スポンジはその多くの孔に小さな粒子を捕らえるのに優れています。 そして、世界中の科学者が示し始めているように、スポンジの空洞が詰まった形状は、スポンジが現代最大の惨劇の一つであるマイクロプラスチック汚染に対する解決策を提供できる可能性があることを意味している。

8月、中国の研究者らは、微細なプラスチックの破片を短時間で処理できる合成スポンジの開発について説明した研究を発表した。 研究者らは実験で、特別に調製したプラスチックを充填した溶液をスポンジの1つに押し込むと、スポンジが液体からマイクロプラスチックとさらに小さなナノプラスチックの両方を除去できることを示した。 これらの粒子は通常、スポンジの多くの細孔に閉じ込められます。 実験ではスポンジの有効性はプラスチックの濃度や液体の酸性度や塩分に応じて変化したが、最適な条件により研究者らはマイクロプラスチックの90パーセントを除去することができた。 彼らは、水道水や海水から、地元のテイクアウトのスープに至るまで、あらゆるものにそれを試してみました。

プラスチックを飲み込むスポンジは、主にでんぷんとゼラチンから作られています。 見た目は大きな白いマシュマロに似たこの生分解性スポンジは非常に軽いため、花の上でバランスを取ると植物の花びらが直立して折れることがなく、そのため安価で持ち運びが容易になるはずだと研究者らは示唆している。 内部のスポンジの構造は、小さな泡のような空洞がたくさんあるというよりは、むしろギザギザした表面のように見えます。

中国海洋大学の材料化学者で論文の共著者であるGuoqing Wang氏によると、スポンジの配合は調整可能だという。 2つの化合物を混合する際の温度を微調整することで、スポンジを多かれ少なかれ多孔質にすることができると彼は言います。 これは収集される粒子のサイズに影響します。多孔質の高いスポンジには非常に小さな孔がたくさんあり、非常に小さな粒子を捕捉するのに適しています。

もしこのスポンジが工業規模で製造されれば、下水処理施設で水からマイクロプラスチックをろ過したり、食品生産施設で水を浄化したりするのに使用できる可能性がある、とワン氏は言う。

このようなマイクロプラスチックを捕集するスポンジを洗濯機で使用することも可能であると、スイスのチューリッヒ応用科学大学の化学者クリスチャン・アドハート氏は示唆している。彼はマイクロプラスチックを収集するためのスポンジフィルターの作成実験も行っている。 一部のマイクロプラスチックは、洗濯物で渦を巻くときに合成繊維によって剥がれて水路に流入します。 「ドラムの内側にそのようなスポンジを置くこともできます」とアドハート氏は言います。 「繊維の大部分を吸収してくれると思います。」

スポンジがこのように機能するのは、2 つのメカニズムのおかげだと彼は付け加えた。 たとえば水を絞ったり放したりするときに水が積極的に通されると、バケツにビー玉を集めるようにマイクロプラスチック粒子がスポンジの細孔内に閉じ込められます。 しかし、スポンジが単に静水に浮かんでいる場合でも、静電気の相互作用により、プラスチックの粒子がスポンジに付着することになります。

ただし、スポンジの採用の可能性には問題があります。 アドルハルト氏によれば、その1つはデンプンとゼラチンが食品業界にとって重要であり、これは将来的に主要な原材料をめぐって競争が起こる可能性があることを意味しているという。 ただし、異なる材料でも同様のスポンジを作成できます。 たとえば、アドハート氏と彼の同僚が開発したバージョンでは、スポンジの構造を提供するために甲殻類の殻に由来する糖であるキトサンが使用されている。 キトサンは商業的に広く使用されていないため、同じ競争に直面することはないとアドハート氏は言う。

アドルハート氏によると、キトサンナノファイバーのマトリックスを一緒に紡ぎ出すスポンジのデザインは、海水をポンプで送り出す際にエラの中に粒子を捕捉するカキの濾過摂食活動からインスピレーションを得たという。