Repenser, réécrire, redéfinir—Comment les plastiques biodégradables remodèlent la durabilité

La vision de l'Université de Californie à San Diego est d'être une université publique centrée sur l'étudiant, axée sur la recherche et axée sur les services. Il existe d'innombrables exemples à travers le campus de la manière dont ces trois piliers sont maintenus, mais il est unique de trouver les trois incorporés à la fois. Aujourd'hui, un nouveau livre sur les plastiques biodégradables à base d'algues présente la recherche étudiante et le potentiel monumental qu'elle a pour changer le consumérisme à l'échelle mondiale.

Les statistiques sur les dommages environnementaux causés par les plastiques sont sans appel : en 2018, les décharges américaines ont reçu 27 millions de tonnes de plastique (US Environmental Protection Agency) ; jusqu'à 199 millions de tonnes de plastique peuvent exister dans nos océans (Programme des Nations Unies pour l'environnement); et cela peut prendre jusqu'à 450 ans pour que les bouteilles et les couches en plastique se décomposent (Forum économique mondial).

Les chercheurs de l'UC San Diego ont passé de nombreuses années à développer une alternative au plastique biodégradable à base d'algues. Ce polymère à base d'algues a déjà été utilisé pour fabriquer des planches de surf, des tongs et des chaussures de marche. Rethinking Polyester Polyurethanes: Algae-Based Renewable, Sustainable, Biodegradable and Recyclable Materials (Emerging Issues in Analytical Chemistry), publié par Elsevier, détaille la science fondamentale de la création de polymères biosourcés, les évaluations du cycle de vie et une analyse techno-économique.

Edité par le professeur de chimie et de biochimie Robert "Skip" Pomeroy, et largement écrit pendant la pandémie, les auteurs contributeurs du livre comprennent des professeurs de l'UC San Diego, des chercheurs, des chercheurs postdoctoraux, des anciens et des étudiants diplômés et de premier cycle.

"Les laboratoires d'enseignement universitaire de l'UC San Diego sont intentionnellement conçus pour favoriser la collaboration entre des individus et des groupes dévoués qui recherchent des solutions à la mer croissante de plastique qui afflige nos océans", a déclaré le chancelier Pradeep K. Khosla. "Robert Pomeroy, Michael Burkart et Steven Mayfield ont engagé un ensemble diversifié de points de vue d'étudiants, de l'industrie et de la communauté dans leurs efforts pour appliquer l'innovation et un esprit d'entreprise pour protéger les ressources de notre planète. Ils reflètent l'engagement de notre campus à prendre des mesures audacieuses et créatives. pour résoudre l'un des problèmes les plus difficiles au monde."

Malgré toute l'attention qu'il reçoit, le recyclage est souvent d'un coût prohibitif et inefficace. Seule une petite fraction des plastiques est recyclée et la plupart des nouveaux produits en plastique ne sont pas fabriqués à partir de matériaux recyclés.

Le laboratoire de Pomeroy est spécialisé dans la chimie analytique, qui, selon lui, peut nous aider à redéfinir des termes tels que "recyclable" et "biodégradable". Un chapitre du livre sur l'écoblanchiment - affirmer que quelque chose est respectueux de l'environnement alors que ce n'est pas le cas - examine de plus près ces étiquettes.

Il souligne que ce n'est pas parce qu'un article peut être recyclé qu'il est mis dans le bac de recyclage, et même dans ce cas, il se peut qu'il ne se rende pas dans une usine de recyclage. Par exemple, les cartons de lait plastifiés sont techniquement recyclables, mais aucune installation en Californie ne les recycle. Souvent, ces types d'articles "recyclables" sont simplement brûlés.

Un autre exemple utilise le mot "biodégradable". Parfois, les fabricants incluent une petite quantité de matériau inerte, comme la fibre de bois, dans un produit en plastique et affirment qu'il est biodégradable. "Tout ce qu'ils font, c'est créer des microplastiques", a déclaré Pomeroy. "Maintenant, nous défions les mots. Nous défions les définitions. C'est là que la chimie analytique entre en jeu. Nous voulons établir une bonne façon de faire cela."

Fondamentalement, Pomeroy pense que nous devons changer notre façon de penser les plastiques, y compris les plastiques à usage unique, tels que les pailles et les fournitures médicales. Alors que les pailles en papier se désintègrent trop rapidement - souvent au milieu de la boisson - celles fabriquées à partir de polymères d'algues conserveront leur intégrité structurelle assez longtemps pour être utiles, mais se biodégraderont ensuite en une fraction du temps d'une paille en plastique.

"Nous devons être plus attentifs à faire en sorte que la durée de vie du produit corresponde à la durée de vie de son utilisation", a déclaré Pomeroy.

Pomeroy voulait que le livre soit pertinent et montre la science, mais aussi qu'il soit lisible sans parler au-dessus de la tête des gens ou leur parler. Il est destiné à être une ressource pour les professionnels de l'industrie impliqués dans la vente, la commercialisation ou la fabrication de produits en polyuréthane ; ceux qui occupent des postes de réglementation qui souhaitent comprendre les avantages des matériaux biosourcés ; et ceux impliqués dans la recherche de matériaux biosourcés, y compris les étudiants en chimie environnementale, en génie et en science des matériaux.

Pomeroy a trouvé des étudiants enthousiastes de toutes les disciplines pour travailler dans son laboratoire et contribuer à la rédaction de chapitres. "Certains étudiants viennent de la chimie, certains sont des ingénieurs chimistes, certains sont des statisticiens, certains sont des biologistes", a-t-il déclaré. "Ils viennent de beaucoup d'endroits différents. Parfois, les meilleures opportunités de recherche ne se trouvent pas dans votre département."

Un étudiant était Anton Samoylov, qui a obtenu en 2021 un BS en génie chimique, et a commencé à travailler dans le laboratoire de Pomeroy en tant que recrue. Bien qu'il ne soit pas étudiant en chimie, lors d'une visite du laboratoire Triton Day, Samoylov a été attiré alors que Pomeroy discutait avec enthousiasme de son travail dans le développement de planches de surf aux algues et du potentiel des algues en tant que biocarburant et plastique renouvelable.

En tant qu'étudiant de premier cycle, Samoylov a travaillé sur le livre avec deux mentors, les chercheurs postdoctoraux An Phung et Bhausaheb Rajput, qu'il connaissait déjà pour avoir travaillé ensemble sur la fabrication de systèmes d'écoulement microfluidique pour la synthèse de précurseurs de polyuréthane.

Maintenant étudiant diplômé à l'Université de l'Arizona, étudiant en génie chimique et environnemental, Samoylov a déclaré : « Avoir de petits groupes d'auteurs pour chaque chapitre était formidable parce que j'avais la capacité de m'engager profondément dans le processus d'écriture. Grâce au travail que nous avons fait ensemble , je me sentais à l'aise et fier de m'approprier ce chapitre de livre. Le laboratoire de Skip m'a assurément offert des opportunités uniques."

"Pourquoi les étudiants viennent-ils à UC San Diego ? Est-ce pour s'asseoir dans une salle de conférence avec 300 autres étudiants ou est-ce parce qu'il y a une opportunité de participer à la vie de l'université ?" demanda Pomeroy.

"Tous ceux qui ont travaillé sur ce livre ont acquis une expérience pratique en laboratoire ; ils ont publié des articles de recherche ; ils ont interagi avec notre start-up, Algenesis. Je pense que c'est une énorme valeur ajoutée que peu d'autres universités peuvent offrir."

Il était également important pour les étudiants de voir à quoi ressemblait la vie d'un chercheur du corps professoral. "Nous avons des emplois enviables, mais nous travaillons dur. Et nous travaillons dur parce que nous sommes passionnés", a déclaré Pomeroy. "Je veux que nos étudiants voient que c'est notre vie, mais cela pourrait aussi être leur vie. S'ils s'investissent, ils peuvent être des leaders dans leur domaine."

Un leader émergent est Miheer Modi, qui a obtenu son baccalauréat et sa maîtrise en chimie de l'UC San Diego, et est maintenant associé de recherche chez Scripps Research. En travaillant sur le livre, Modi a appris à passer au crible de grandes quantités d'informations, à mener à bien un projet jusqu'à son achèvement et à se rythmer pour atteindre des objectifs à long terme - des traits qui se sont révélés utiles dans son poste actuel.

"J'ai énormément de respect et d'admiration pour la perspicacité du Dr Pomeroy", a déclaré Modi. "Son laboratoire m'a donné cet espace sûr et cette opportunité où j'ai pu explorer et développer ma passion pour la chimie analytique, ce qui a maintenant conduit à un travail que j'apprécie vraiment."

Repenser les polyuréthanes polyesters : matériaux renouvelables, durables, biodégradables et recyclables à base d'algues (problèmes émergents en chimie analytique)

Un pas en avant : les scientifiques de l'UC San Diego créent la première chaussure biodégradable au monde

Un changement radical pour la pollution plastique : un nouveau matériau se biodégrade dans l'eau de mer

L'UC San Diego reçoit 2 millions de dollars pour faire progresser les polymères renouvelables à base d'algues

Tenez-vous au courant de toutes les dernières nouvelles de l'UC San Diego. Abonnez-vous à la newsletter aujourd'hui.

Vous avez été abonné avec succès à la newsletter UC San Diego Today.