Szkło jest nieodłącznym elementem codziennego życia człowieka – od noszenia okularów, przez otwieranie okien, aż po picie wody ze szklanki. Niemniej powszechne wykorzystanie trwałego, nieulegającego pełnej biodegradacji szkła, które nie może zostać naturalnie zneutralizowane, prowadzi do długotrwałych zagrożeń dla środowiska i obciążeń społecznych.
Nowe podejście – szkło ekologiczne
W odpowiedzi na ten problem, zespół badawczy pod kierownictwem prof. YAN Xuehai z Instytutu Inżynierii Procesowej Chińskiej Akademii Nauk opracował rodzaj ekologicznego szkła pochodzenia biologicznego. Wyprodukowane z aminokwasów / peptydów pochodzenia biologicznego jest biodegradowalne, czyli nadaje się do recyklingu biologicznego.
Wyzwanie – produkcja szkła biodegradowalnego
Tradycyjne szkło, takie jak nieorganiczne szkło komercyjne czy organiczne szkło z poli(metakrylanu metylu) jest biologicznie niekompatybilne i trudne do zdegradowania w środowisku naturalnym. Produkcja ekologicznego szkła pochodzenia biologicznego stanowi wyzwanie ze względu na słabą stabilność termiczną biomolekuł. Cząsteczki łatwo ulegają rozkładowi w wysokich temperaturach charakterystycznych dla procesu produkcji szkła.
Badania – tworzenie szkła biomolekularnego
Naukowcy zastosowali chemicznie modyfikowane aminokwasy i peptydy, aby uzyskać szkło biomolekularne o właściwościach biodegradowalności, stosując klasyczną technikę ogrzewania-hartowania. Badano zdolność formowania szkła, parametry kinetyczne i termodynamiczne materiału oraz jego wydajność in vitro i in vivo.
Wyniki – unikatowa kombinacja właściwości
Szkło biomolekularne oparte na pochodnych aminokwasów lub peptydów wykazało unikatową kombinację właściwości użytkowych i ekologicznych. Obejmuje ona doskonałe właściwości optyczne, dobre właściwości mechaniczne, elastyczną przetwarzalność, a także pożądaną biodegradowalność i biorecykling.
– Koncepcja szkła biomolekularnego może stanowić podstawę ekologicznej technologii, alternatywnej dla komercyjnego szkła czy tworzyw sztucznych, przyczyniającej się do zrównoważonej przyszłości. Należy jednak pamiętać, że szkło biomolekularne jest obecnie na etapie badań laboratoryjnych i jeszcze daleko mu do komercjalizacji – stwierdził prof. Xuehai.
Ciągły rozwój
Zwykła plastikowa butelka czy bluzka wykonana z poliestru uwalniają cząsteczki mikroplastiku podczas każdego prania. Ich fragmenty znajdujemy w morzach i oceanach, w tym w organizmach zwierząt. Szkło jest idealnym i bezpiecznym materiałem do przechowywania żywności. W przeciwieństwie do plastiku można je poddawać wielokrotnemu recyklingowi bez utraty jakości. Co więcej, przetopienie stłuczonych przedmiotów wymaga znacznie mniejszej ilości energii niż produkcja nowych wyrobów.
Szkło odgrywa istotną rolę nie tylko w architekturze. Dzięki swoim właściwościom i nowym metodom obróbki znalazło zastosowanie również w innych dziedzinach. Bez wysokiej jakości szkła niemożliwy byłby rozwój optyki oraz różnych gałęzi elektroniki. Ponadto dzięki postępowi w technologii powlekania szkło zyskało nowe cechy, takie jak właściwości antymikrobowe czy samoczyszczące.
