可持续Covid-19保护

塑料无疑是一个问题。如果目前的趋势继续下去,其产量将占大约15%的温室气体排放,到2050年,一旦产生它是出了名的难以处理。约八百万吨每年的东西进入我们的海洋和积累,证明致命的许多种类的野生动物。

至少到2019年年底,然而,似乎运动减少和替代一次性塑料袋和其他全球塑料物品开始起飞:灵感在英国至少在英国广播公司的纪录片蓝色星球二世,由大卫·艾登堡。但在2020年初,一切都改变了,我们现在在一个非常不同的世界。仅仅几个月后第一个一个不同寻常的肺炎病例出现在中国,某些塑料物品——那些用于个人防护设备,或PPE——已经成为世界各地一些最受欢迎的项目。这是天性一次性都必须处理,加剧了已知的塑料垃圾问题。作为法国的洛朗·伦巴第保护组织操作Mer清洁的告诉英国的独立的报纸,很快将会有更多的(丢弃)面具比地中海海域的水母。所以,这里的流行将会直到我们管理的巨大功绩接种数十亿人,未来需要更多的塑料吗?

不久将会有更多的面具比水母在地中海

当思考的环境负担任何产品,它可以帮助使用一个框架等“七Rs可持续性”:重新思考,拒绝,减少,重新,重用、回收和腐烂。一般来说,任何问题的最佳解决方案是那些最近的列表的顶部,但这不能应用。大流行期间,拒绝使用PPE或减少其可用性可能只是有勇无谋的(例如在一个超市,)但它常常是犯罪危险的。因此,我们需要重新考虑PPE和可持续性,这主要涉及到两件事:尽可能远离一次性物品和改变材料的成分所以他们腐烂的使用寿命。

重用和腐烂

从环境的角度来看,理想的材料会有两个属性,在现实世界中,往往不兼容:这将是可重用和可降解。几乎无处不在的一次性手套在临床护理往往是由天然胶乳橡胶,异戊二烯的聚合物(2-methyl-1,三丁基)提取橡胶树。这自然产物容易生物降解,乳胶基PPE材质造成污染。然而,其他类型的个人防护用品,如手术礼服和面具几乎总是由成油聚合物如无纺布或melt-blown聚丙烯(PP)。这些都是廉价的,他们有效地保护佩戴者在水滴从病原微生物,如Sars-CoV-2——毕竟,使用它们的地步,但他们不容易生物降解。无纺布聚丙烯通常用于使由超市生活袋。

代替油性聚合物用于制造外科礼服和面具与生物聚合物不仅会减少海洋污染产生的这些太耐用一次性材料,而且他们总体的碳排放。居里夫人研究员大卫·谢Fengwei华威大学在英国,正在开发过程改变大容量,低价值的生物质——有目的地种植作物或农业废弃物转化为高附加值的生物可降解产品,这些现在包括PPE。“传统油基塑料光,强大和便宜,相对容易设计产品,有效抵御细菌和病毒使用它们,”他解释说。”它是更容易产生可持续的生物高聚物具有相同的属性,和最终的产品仍往往更加昂贵和不可靠。甘蔗渣,残胶当甘蔗秸秆粉碎提取汁,可用于制造具有相似属性的材料所需的一次性物品,但他们并不理想。目前,他们可以做这项工作,但也不是传统塑料,”谢补充道。塑料防护物品较不严苛的要求,如盾牌和头盔,可以更容易地替换为可生物降解的替代物。

即使——或者当就可以切换到生物可降解聚合物,但是,也有其他方面的PPE生命周期考虑如果它是可持续的。整个城市和国家固体废物管理策略影响了空前数量的一次性材料需要防范病毒。作为一个例子,在武汉的医疗废物产生总量,在大流行开始,预计将至少在2020年比2019年高25%。和武汉的爆发是相对短暂的和适度。如果的体积(例如)废弃口罩减少,每个口罩应该可降解和可重用的,并使用新材料,可以解决。

如果你一次性材料足够的税收,那么任何可以重用相比之下都便宜

教授Oladele Ogunseitan加州大学欧文在美国微生物学和公共卫生研究的背景,他的研究团队的注意力转向新材料医用口罩在春天当大流行性流感袭击美国。的材料用于口罩有非常具体的要求,”他说。他们应该耐用,清洗和有足够大的毛孔透气但足够小,防止所有virus-laden水滴和气溶胶。的解决方案,他和其他组织正在研究涉及带电击退病毒纳米颗粒,有效self-disinfecting,可以嵌入到以PPE甚至在织物面具。“将这些粒子嵌入口罩和手套应延长其有效寿命,”他补充道。

任何真正的使用新材料产品一样无处不在的和有用的大流行期间PPE将创建问题以及解决他们,然而,第一个是成本。Ogunseitan承认这个问题与创新材料但认为它可能是短暂的,与体积一旦生产成本将会增加。和监管可以帮助:“如果你一次性材料足够的税收,那么任何可以重用将便宜的相比之下,即使使用的材料更贵,”他说。但即使是最先进的,“自洁”面具有限的生活,这将是重要的,以确保所有使用的材料可以回收利用。

在大西洋的另一边,一群纳米技术学家们和企业家在吉尔福德英国发现自己在正确的时间在正确的地方,当他们来自英国创新创业格兰特在2020年4月。他们的新公司,激进的纤维,使用一个叫做电纺的技术来生产灵活,fabric-compatible电敏感的纳米纤维。直到大流行,他们一直盼望他们的技术应用于可穿戴电子产品——运行衬衫Fitbit-like技术内置织物,例如——但他们迅速意识到,这可能是更直接的有用如果适用于口罩。

这种技术需要画带电聚合物从溶液到薄纤维。他们正在使用的纤维口罩是由两个聚合物,包括聚偏二氟乙烯(PVDF);(CH₂CF₂]_n);压电式,这意味着他们强调机械时产生电荷。他们可以被重新纺织成多孔垫高的电荷和小孔径陷阱病毒粒子非常有效,同时保持透气;这可能是纳入塑料或布口罩作为一个单独的层。这层可以给尽可能多的保护病毒临床标准N95防护口罩,根据定义,过滤掉至少95%的空气粒子,“激进的纤维的罗布·耶茨说。“布口罩将这种压电滤波器插入可以为公众提供同样的保护作为一个口罩,但它们轻便,容易磨损,至关重要的是,可以持续更长的时间比标准的布。理想情况下,如果用另一种再利用材料我们的面具可以有效停留大约三个月,然后在堆肥箱。

清理

解决PPE不仅依赖于新材料的生命周期问题,然而。有效去污甚至可以允许标准PPE使用很多次,但必须经过精心挑选和测试方法彻底所以安全不是妥协。去污协议使用vapourised正在放大后在世界范围内,使用过氧化物和其他几个净化剂的强烈的调查正在进行之中。

你可能不希望Nasa对医学感兴趣PPE,但格伦研究中心的科学家和医生在俄亥俄州的克利夫兰大学医院,我们已经合作开发和测试去污协议为重用N95呼吸器过滤的脸。他们最近发布了一个审判room-decontamination技术迅速扩展的N95呼吸器使用过乙酸(CH₃有限公司₃H)气溶胶。呼吸器接种了高耐热孢子的无害的细菌Geobacillus stearothermophilus或噬菌体一份,RNA病毒类似于Sars-CoV-2,暴露在aerosolised过醋酸。每个周期持续76分钟,可以净化2000面具;这可以扩大净化每天大约20000个面具,足以满足PPE三级医院。我们取得了six-log减少,减少99.9999%,细菌孢子和病毒污染与单个净化周期与过乙酸。我们也能够确保N95口罩可以净化和重用使用这种方法至少5次没有任何恶化过滤或合适的面具的光芒拉说,重症监护专家嗯克利夫兰。与孢子的结果尤其令人印象深刻,他们是高度耐温度和其他常用的消毒方法。他们更坚强比冠状病毒等病毒:如果你能杀死一个孢子,那么你可以杀死微生物。

莎朗·米勒和她的团队在美国宇航局格伦研究中心采用去污方法首先用于艺术恢复。这种方法最初开发的观察中遇到的孤立原子氧外行星轨道打破碳碳和碳氢键不稳定的氧化物。这样的反应使原子氧分解有机化合物,包括细菌和病毒的脂肪膜。类似的方法是追究消毒邮件在2001年的炭疽恐慌,“记得米勒。

原子氧,然而,很难处理,因为它是如此的原位反应和短暂的,它必须在接近真空的环境中。美国宇航局团队的技术包括加热臭氧在包含PPE是净化室的温度约55°C:一个普通的电吹风一样热。即使在这个温度,臭氧分解形成一个分子的原子和分子氧;每个孤立的氧原子持续足够打破碳氢或如果它遇到一个碳碳键。足够的这些反应会破坏周围的脂肪膜病毒。我们正在测试这种技术在同一N95防护口罩,我们希望这将是成功的,”米勒说。”,没有理由或者技术不应该清除其他类型的个人防护用品,如手术礼服,同样。

成本的考虑

大流行性流感的公共卫生挑战更难满足中低收入国家比在富裕的人。中等收入的印度第二世界上最高的冠状病毒案件,但其先前的流行给了科学家和决策者的经验在发展中一些适当的管理策略。维克拉姆赛的所有在新德里印度医学科学研究所花了他的大部分研究职业生涯肺结核,但当大流行打印度在帮助他。PPE在供应短缺和他的团队能够设计一个快速和安全的去污协议将使它如果需要重用。这个方法也使用vapourised过氧化氢,可以设置在任何医疗设施和这一过程耗时不超过半个小时。唯一分解过程的产物是水和氧气,所以它是完全安全的,没有环境污染,赛说。这也是有成本效益的和容易实现。

未来不需要更多的塑料

Covid-19大流行当然是教我们很多关于制造、回收和处置塑料和小说的材料。然而,重要的问题是如何将这个新知识让我们的流行做法更可持续的吗?谢,它可以很乐观,但他认为,这将需要的国际合作和整体思维现在似乎特别短缺在许多国家。的流行使我们更深入地思考塑料,”他说。未来不需要更多的塑料…但我们必须记住,在长期与塑料垃圾是更复杂的比今天对抗病毒。

克莱尔桑塞姆是一个基于科学作家在剑桥,英国