Исследователи надеются разработать пластик, не оставляющий следов, чтобы сократить загрязнение морской среды и призрачную рыбалку.
Ключевые выводы
- Химики Корнельского университета разработали полимер, обладающий прочностью промышленного пластика, но быстро разлагающийся на солнце.
- Они надеются, что пластик однажды будет использован для изготовления рыболовных сетей, не оставляющих следов в окружающей среде.
- Их исследования объединяются с другими программами и инициативами, направленными на восстановление наших океанов.
В народном воображении Большое тихоокеанское мусорное пятно представляет собой скопление мусора, лениво дрейфующего в океане. Это целый континент плотно упакованных шин, пенополистирола, шприцев, бутылок с водой, мешков для мусора, рыболовных сетей, посуды Tupperware, потерянных игрушек, потерянных сандалий и прочего мусора, который выглядит как Водный мир, каким его представлял режиссер «Безумного Макса» Джордж Миллер.
Но есть и более коварная реальность Тихоокеанского мусорного пятна. Он не концентрирует наш мусор в центральном, легкодоступном месте. Скорее, океанические круговороты рассеивают его на миллионы квадратных километров, закручивая его туда, куда его несут ветры и волны.
Эта реальность делает задачу очистки Тихого океана сложной, если не сказать больше. Как сказала Дайанна Паркер из программы NOAA по морскому мусору в подкасте NOAA Ocean: «Мы сделали несколько быстрых расчетов, что, если вы попытаетесь очистить менее одного процента северной части Тихого океана, потребуется 67 кораблей в год, чтобы очистить эта часть.»
Одним из основных источников этого загрязнения являются потерянные или брошенные орудия лова. Поскольку эти сети, ловушки и тралы изготовлены из промышленного пластика, на их разложение уйдут сотни лет. Тем временем они будут продолжать рыскать по океанам большими запутанными массами, забивая воды и убивая морских обитателей на своем пути.
Чтобы уменьшить этот источник загрязнения морской среды, химики Корнельского университета пошли в противоречащем здравому смыслу направлении: они создали новый пластик.
Коммерческие рыболовные сети сделаны из прочных полимеров, но разлагаются сотни лет.
Много тяжелой работы (надеюсь) ни за что
Полимер называется изотактическим полипропиленоксидом, или сокращенно i PPO. Первоначально он был обнаружен в 1949 году, но в течение последних пятнадцати лет Брайс Липински, профессор химии и химической биологии в Корнельском университете, и его команда повторяли пластик и обнаружили новую полимерную цепь с некоторыми уникальными свойствами.
Their i PPO имеет сравнимую предельную прочность на разрыв с нейлоном-6, 6, прочным и прочным полимером, который может сохранять стабильность в неблагоприятных условиях. По этой причине нейлон-6, 6 используется в стяжках, деталях двигателей, промышленном оборудовании и, да, рыболовных сетях и веревках.
В отличие от нейлона-6, 6 и других полимеров промышленной прочности, PPO может легко разлагаться в правильных условиях, таких как солнечный свет.
«Мы создали новый пластик, обладающий механическими свойствами, необходимыми для коммерческих рыболовных снастей. Если он в конечном итоге потеряется в водной среде, этот материал может деградировать в реалистичном масштабе времени», - сказал Липински в пресс-релизе. «Этот материал может уменьшить постоянное накопление пластика в окружающей среде».
Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи поместили образец своего iPPO массой 93 килодальтона (кДа) под светодиодный прожектор. Свет подвергал образец воздействию потока ультрафиолетового света с длиной волны 365 нанометров - диапазона длин волн в диапазоне солнечного ультрафиолетового света, который проходит через атмосферу и достигает поверхности Земли.
После 30 дней постоянного воздействия образец уменьшился до 21 кДа, или примерно в четверть своего первоначального размера. Контрольные образцы, не подвергавшиеся воздействию ультрафиолета, остались без изменений.
В прошлом месяце команда опубликовала свои выводы в Журнале Американского химического общества.
Морская черепаха попала в призрачное снаряжение.
Смертельный улов
Рыболовные сети и веревки, изготовленные из такого биоразлагаемого полимера, могут смягчить серьезную опасность современной морской среды: призрачную рыбалку.
Призрачная рыбалка начинается с потерянных или брошенных рыболовных снастей. Эти снасти, больше не находящиеся под контролем рыбаков, теперь известные как «снасти-призраки» или «брошенные рыболовные снасти», дрейфуют в виде обломков или оседают на прибрежном дне, где продолжают выполнять свою функцию ловли рыбы и других морских животных.
Мета-анализ, опубликованный в Fish and Fisheries, оценивает, что 5,7% всех рыболовных сетей, 8,6% всех ловушек и 29% всех лесок ежегодно становятся призрачными снастями. Global Ghost Gear Initiative оценивает годовой вес в 640 000 метрических тонн.
В то время как рыболовные снасти предназначены для ловли определенных видов, без контроля со стороны рыбака, снасти-призраки ловят животных без разбора. Часто можно поймать нецелевые виды, в том числе охраняемые виды черепах, морских птиц и китов.
Однажды пойманные, они часто становятся жертвами голода, хищничества или даже каннибализма. Затем их тела привлекают других животных, надеющихся на легкую еду, которые, в свою очередь, запутываются, создавая смертельный и самовоспроизводящийся цикл, пока снаряжение остается ненайденным.
Призрачная рыбалка также наносит экономический ущерб. Помимо затрат на замену утерянных снастей, снасти-призраки также уничтожают популяции видов, от которых зависят средства к существованию рыбаков.
Как отмечает Липински в пресс-релизе, цель его исследований - разработать полимер, который не оставляет следов в окружающей среде. Такой прорыв может не покончить с опасностями призрачной рыбалки. Сети и ловушки по-прежнему будут ловить животных, прежде чем они биоразложатся в ничто. Но такой полимер резко сократил бы время, в течение которого такое снаряжение могло бы охотиться на своем заблудшем пути.
Если бы я однажды смог достичь этой цели, это могло бы значительно улучшить условия окружающей среды в наших океанах.
Добровольцы собирают мусор в Эгейском море, чтобы защитить биоразнообразие.
Не слишком поздно
i PPO может однажды улучшить ситуацию, но вряд ли это панацея. Круговорот, который создает Большое тихоокеанское мусорное пятно, также уносит огромное количество крошечного микропластика, большинство из которых слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом, но все же проживут сотни лет. Они присоединяются к рыболовным сетям и повседневным пластиковым предметам, которые смываются в море.
«Суть в том, что пока мы не предотвратим попадание мусора в океан из источника, он будет продолжать собираться в этих местах. Мы могли бы выйти и очистить все это, а затем все еще иметь ту же проблему, пока в океан попадает мусор», - сказала Дайанна Паркер.
Опять же, задача устрашающая. Тем не менее, многие страны, учреждения и отдельные лица принимают это во всеоружии.
В прошлом году проект Ocean Cleanup Project объявил, что его последняя конструкция бонового заграждения успешно улавливает и собирает пластик с Большого тихоокеанского мусорного пятна. Система использует естественные течения океана, чтобы сметать мусор в боны. Когда система полностью заработает, она сможет возвращать пластик на землю для переработки.
Организация Объединенных Наций поставила перед собой цель № 14 в области устойчивого развития, направленную на сохранение морской среды. Одна из ее целей - к 2025 году значительно сократить все загрязнения морской среды, уделив особое внимание предотвращению загрязнения наземных источников.
И недавнее исследование в журнале Nature показало, что ситуация не безнадежна. Исследователи спрогнозировали восстановление поврежденных морских местообитаний, взглянув на прошлые природоохранные мероприятия. Они обнаружили, что мы можем восстановить наши океаны, воскресить мертвые зоны и оживить морские виды в течение 30 лет. Потребуются сосредоточенные усилия, которые обойдутся в миллиарды долларов, но потенциальное вознаграждение будет стоить в 10 раз больше.
«Перелов и изменение климата усиливают свою хватку, но есть надежда на науку о восстановлении», - сказал The Guardian Каллум Робертс, автор исследования и биолог по охране морской среды из Йоркского университета. «Одним из главных посылов обзора является то, что если вы перестанете убивать морских обитателей и защитите их, они вернутся. Мы можем обратить океаны вспять, и мы знаем, что это имеет смысл с экономической точки зрения, для благополучия человека и, конечно же, для окружающей среды».