Пластик — один из главных загрязнителей нашей планеты. Он десятилетиями не разлагается ни на суше, ни в воде. Однако у этой привычной и такой удобной вещи может появиться экологичная замена. Ученые создали новый материал на основе целлюлозы, который переливается яркими цветами без единой капли искусственной краски. Секрет его красоты — в природной технологии, подсмотренной у павлинов и бабочек. Их перья и крылья сияют не из-за пигмента, а благодаря особой микроструктуре, которая преломляет свет. Это явление называют структурной окраской.

Подробности опубликованы в издании ACS Nano.

Исследователи взяли за основу гидроксипропилцеллюлозу (ГПЦ) — вещество, получаемое из целлюлозы, которое используют в пищевой и фармацевтической промышленности. В жидком виде оно тоже переливается, но превратить его в прочный твердый пластик до сих пор не удавалось. Команда под руководством Лей Хоу и Пейи Ву нашла элегантное решение. Они добавили в полимер обычную лимонную кислоту, воду и порошок из чернил каракатицы. Лимонная кистура помогла создать дополнительные связи между молекулами, в результате чего после высыхания на воздухе получился упругий и прочный материал. А чернила нужны были для контроля интенсивности цвета.

Конечный оттенок пластика зависит исключительно от количества лимонной кислоты. Меняя ее концентрацию, ученые получили четыре ярких цвета:

• насыщенный красный
• ярко-оранжевый
• зеленый
• глубокий синий

Получившуюся жидкую смесь можно использовать как чернила для 3D-принтера. Ученые напечатали из нее различные фигуры, отлили небольшие предметы, создали тонкую пленку и даже аккуратно сложили оригами-журавлика и вертушку. Но главное преимущество этого пластика — его «бессмертие». Он полностью растворяется в воде, и из этого раствора можно заново отлить или напечатать любой другой предмет, без потери качества. Прочность такого переработанного материала оказалась не хуже, а по некоторым параметрам даже лучше, чем у традиционных пластиков из нефти.

Реальная польза этого исследования многогранна.

• Во-первых, это потенциальное решение проблемы микропластика: материал биодеградирует, не оставляя после себя токсичных частиц.
• Во-вторых, он кардинально упрощает и удешевляет переработку. Вам не нужны сложные химические процессы, сортировка по цветам или очистка от красителей — просто растворил в воде и заново сформировал изделие. Это может перевернуть логистику и экономику перерабатывающей промышленности, особенно в развивающихся странах, где нет доступа к сложным технологиям.
• В-третьих, такая технология открывает путь к созданию полностью безотходных производственных циклов, где отслужившие вещи не отправляются на свалку, а становятся сырьем для новых.

Основное замечание лежит в плоскости практического применения и масштабирования технологии. В исследовании не затрагиваются ключевые для индустрии вопросы: как материал ведет себя под длительным воздействием реальных условий — влажности, перепадов температур, ультрафиолетового излучения? Растворимость в воде — это одновременно и плюс, и огромный минус. Будет ли такая кружка сохранять форму от пролитого горячего чая или во время дождя? Потребует ли это нанесения специальных водостойких покрытий, которые сведут на нет экологичность? Кроме того, сырье (целлюлоза, чернила кальмара) должно быть доступно в промышленных масштабах, не провоцируя чрезмерный вылов моллюсков или вырубку лесов.

Ранее эксперты сообщили, что переработка пластика не спасает экологию.