Forskere nedbryder plastikaffald

Hvad skal proteiner og Kevlar have til fælles? Begge har langkædede molekyler, der er spændt sammen af ​​amidbindinger. Disse stærke kemiske bindinger er også fælles for mange andre naturligt forekommende molekyler såvel som menneskeskabte lægemidler og plastik. Selvom amidbindinger kan give stor styrke til plast, når det kommer til deres genbrug på et senere tidspunkt, vanskeligheden ved at bryde disse bindinger forhindrer normalt genvinding af nyttige produkter. Katalysatorer er meget udbredt i kemi for at hjælpe med at fremskynde reaktioner, men bryde den slags amidbindinger i plastik, såsom nylon, og andre materialer kræver barske forhold og store mængder energi.

Bygger på deres tidligere arbejde, et forskerhold ved Nagoya University har for nylig udviklet en række organometalliske rutheniumkatalysatorer til at nedbryde selv de hårdeste amidbindinger effektivt under milde forhold.

"Vores tidligere katalysatorer kunne hydrogenere de fleste amidbindinger, men reaktionerne krævede lang tid ved høj temperatur og højt tryk. Denne nye rutheniumkatalysator kan hydrogenere vanskelige substrater under meget mildere forhold, " siger hovedforfatter Takashi Miura.

Hydrogenering er nøgletrinet, der fører til nedbrydning af amidbindinger. Katalysatoren har et rutheniumatom understøttet i en organisk ramme. Dette rutheniumatom kan adsorbere hydrogen og levere det til amidbindingen for at starte nedbrydningen. Holdet undersøgte positionen af ​​brint på katalysatoren i reaktionsvejen og ændrede formen på den understøttende ramme. Ved at sikre, at brintmolekylet var den bedst mulige position for interaktion med amidbindinger, holdet opnåede meget mere effektiv hydrogenering.

Gruppeleder Susumu Saito siger, "De ændringer, vi lavede til katalysatoren, gjorde det muligt for nogle vanskelige amidbindinger at blive selektivt spaltet for første gang. Denne katalysator har et stort potentiale til at lave designerpeptider til farmaceutiske produkter og kunne også bruges til at genvinde materialer fra plastaffald for at hjælpe med at realisere et menneskeskabt kemikalie. kulstofkredsløb."