Znajdź zawartość

Polietylen, jedno z najbardziej rozpowszechnionych tworzyw sztucznych, rzadko jest wykorzystywany do produkcji ubrań, gdyż nie przepuszcza, ani nie absorbuje wody. Wkrótce może się to zmienić, gdyż amerykańscy eksperci opracowali nowy materiał pochodzący z polietylenu. Nie tylko „oddycha” on lepiej niż bawełna, nylon czy poliester, ale ma też mniejszy ślad ekologiczny, gdyż łatwiej go wytwarzać, barwić, czyścić i używać. Przemysł tekstylny produkuje rocznie około 62 miliony ton tekstyliów. Zużywane są przy tym olbrzymie ilości wody, generowane miliony ton odpadów, a przemysł ten jest jednym z głównych emitentów gazów cieplarnianych, odpowiadając z 5–10% światowej emisji. Recykling używanych ubrań z tworzyw naturalnych wymaga dużych ilości wody i energii, a tekstylia, które są barwione lub złożone z różnych rodzajów materiałów są w ogóle trudne do ponownego przerobienia i użycia. Zespół Swietłany Boriskiny z Massachusetts Institute of Technology rozpoczął pracę od stopnienia sproszkowanego polietylenu o niskiej gęstości, a następnie wyciągnął z niego włókna o średnicy 18,5 mikrometrów. W procesie tym powierzchnia materiału ulega lekkiemu utlenieniu, przez co staje się on hydrofilowy bez konieczności osobnej obróbki chemicznej. Następnie tworzono nici, z których każda składała się z ponad 200 włókien. W procesie tym pomiędzy poszczególnymi włóknami pozostają wolne przestrzenie, którymi może przemieszczać się woda, dzięki czemu materiał wykonany z takich nici może odprowadzać wodę. Gdy badacze zmierzyli, jak szybko woda wędruje wzdłuż nici, okazało się, że jest ona odprowadzana szybciej niż przez bawełnę, nylon i poliester. Okazało się jednak, nowy materiał nie tylko ma obiecujące właściwości odnośnie odprowadzania wody. Badania wykazały, że nowy materiał można barwić na sucho. W procesie tym cząsteczki barwnika zostają uwięzione w materiale jeszcze zanim zostanie on stopiony. Dzięki temu unika się tradycyjnych metod barwienia, kiedy to tekstylia są zanurzane w środkach chemicznych. Co więcej, taki zabarwiony materiał byłby prawdopodobnie znacznie łatwiejszy w recyklingu, gdyż wystarczyłoby go roztopić i odwirować z niego barwnik. Badacze z MIT informują też, że polietylen ma niższą temperaturę topnienia niż inne tworzywa wykorzystywane do produkcji tekstyliów, zatem proces produkcyjny wymaga zużycia mniejszej ilości energii. Ponadto podczas syntezy polietylenu uwalnia się mniej gazów cieplarnianych i ciepła odpadowego, niż podczas produkcji poliestru czy uprawy bawełny. Szczególnie wymagająca jest tutaj bawełna, której uprawa wymaga sporych areałów, zużycia dużej ilości nawozów i wody. Dodatkową zaletą materiałów z polietylenu może być też fakt, że materiał ten łatwiej jest też czyścić i suszyć niż inne tworzywa. Nie brudzi się, bo nic się do niego nie przyczepia. Możesz wyprać polietylen w 10 minut w zimnej wodzie. W przypadku bawełny ten sam efekt uzyskuje się po godzinie prania w ciepłej wodzie, mówi Boriskina. Uczeni pracują teraz nad zastosowaniem włókien polietylenowych w strojach dla sportowców oraz w mundurach. Polietylen może przydać się też w kombinezonach kosmicznych, gdyż chroni przed szkodliwym promieniowaniem UV. « powrót do artykułu

Powietrze wokół nas staje się coraz bardziej zanieczyszczone. Nic dziwnego, że wielu naukowców głowi się, jak można by je oczyścić. Praca międzynarodowego zespołu pod kierownictwem prof. Juana Carlosa Colmenaresa z Instytutu Chemii Fizycznej PAN przybliża nas do tego celu. Naukowcom udało się stworzyć efektywny i tani adsorbent, zdolny oczyszczać powietrze z różnych toksycznych związków. Najistotniejszy jest, rzecz jasna, stworzony przez nas w laboratorium materiał - mówi prof. Colmenares. Nie tylko adsorbuje z powietrza toksyczne opary, lecz dzięki właściwościom fotokatalitycznym również rozbija je na mniej toksyczne związki. Stworzony przez zespół materiał składa się z dwóch stosunkowo tanich i łatwych do pozyskania substancji: dwutlenku tytanu i tlenku grafitu. Chcieliśmy, żeby nasz wynalazek był powszechnie dostępny - wyjaśnia profesor - a do tego przyjazny środowisku. Absolutną innowacją było w tym przypadku zastosowanie ultradźwięków. To one zmusiły dwa składniki – organiczny i nieorganiczny – do współpracy. Tlenek grafitu wyłapuje cząstki toksyn, a dwutlenek tytanu unieszkodliwia je dzięki fotokatalizie. Dodatkowo zastosowanie ultradźwięków znacząco zwiększa aktywną powierzchnię nowego materiału i wprowadza do niej defekty, co sprawia, że skuteczność w unieszkodliwianiu toksyn z powietrza znamiennie rośnie. Dzięki falom ultradźwiękowym udało nam się uzyskać świetne rozproszenie cząstek, a warstwa tlenku grafitu szczelnie otula powierzchnię dwutlenku tytanu - opowiada prof. Colmenares. Pierwotnie materiał miał być wykorzystywany jako dodatkowa warstwa w maskach przeciwgazowych dla żołnierzy. Można go także wbudować w tekstylia, tworząc mundury chroniące noszących je żołnierzy przed gazowymi toksynami na polu walki. Sam wychwyt zachodzi równie dobrze przy świetle, jak i po ciemku, ale unieszkodliwianie gazów bojowych wymaga oświetlenia. Dzień bitwy musiałby zatem być słoneczny albo mundur musiałby mieć dodatkowe LED-owe oświetlenie uaktywniające fotokatalizę. Choć badanie przeprowadzono na środkach bojowych, potencjalne zastosowania wynalazku mogą być o wiele szersze i... bardziej pokojowe. Można by, na przykład, szyć uniformy chroniące pracowników fabryk przed toksycznymi wyziewami. Na jeden kombinezon wystarczyłyby miligramowe ilości - wyjaśnia profesor - o ile byłyby one równomiernie rozproszone w materiale. Jedyny minus jest taki, że potencjalne tkaniny nośnikowe musiałyby być raczej poliestrem niż lnem czy bawełną - dodaje. Naukowcy musieliby też znaleźć sposób na trwalsze zespolenie swojego nanomateriału z nośnikiem, bo ubrania trzeba prać, a wiadomo, że niemal 35% mikroplastiku w środowisku pochodzi z pranych syntetyków. Nie chcemy, żeby nasz wynalazek skończył w rzekach i morzach - mówi prof. Colmenares. Chcemy, żeby był ekologiczny na każdym etapie, nie tylko wtedy, kiedy rozprawia się z toksynami. Na szczęście współautorzy niniejszej pracy, dr Dimitrios A. Giannakoudakis i inni członkowie zespołu, już wcześniej wykazali, że dzięki sonifikacji, czyli działaniu ultradźwięków, substancję aktywną można w łatwy sposób trwale łączyć zarówno z bawełną, jak i ze sztucznym włóknem. Przy odpowiedniej modyfikacji technologię opisaną w Chemical Engineering Journal można by wykorzystać nie tylko do oczyszczania powietrza, ale i wody czy gleby. Jeszcze nie badaliśmy tych możliwości - mówi prof. Colmenares - ale powodzenie zależy głównie od tego, czy będziemy w stanie bezpiecznie osadzać nasz nanomateriał na potencjalnych nośnikach. W końcu, oczyszczając wodę np. z fenolu, nie chcielibyśmy „wzbogacić jej” w nasze tlenki, choć w teorii ani TiO2, ani tlenek grafitu nie są toksyczne dla ludzi - wyjaśnia naukowiec. W końcu kto z nas w dzieciństwie nie żuł ołówka - dodaje z uśmiechem. Gdyby udało się usunąć tę przeszkodę, możliwości stałyby się praktycznie nieograniczone. Nowy materiał mógłby oczyszczać ścieki w zakładach papierniczych i koksowniach, a nawet neutralizować zalegające na dnie Bałtyku chemikalia z II wojny światowej. Na razie celujemy w oczyszczalnie ścieków - opowiada profesor. Fotokataliza i nanokompozyty mogą działać tam, gdzie dla mikrobów otoczenie jest zbyt toksyczne. Największym wyzwaniem byłaby fotokataliza gleby, ale przy odpowiednim mieszaniu, napowietrzaniu, naświetlaniu i właściwym fotokatalizatorze, opracowanym np. tylko do rozkładania herbicydów albo pestycydów, nawet i to można sobie z łatwością wyobrazić. Czystsze powietrze jest w zasięgu ręki. Na czystszą wodę i glebę trzeba nam będzie poczekać nieco dłużej, ale naukowcy z IChF PAN są dopiero na początku krucjaty o lepsze, czystsze, środowisko. « powrót do artykułu