Teknik kan hjælpe masseproduktion af bionedbrydeligt plast

Introduktion til et enkelt trin i produktionen af ​​plante-afledte, bionedbrydeligt plastik kan forbedre dets egenskaber og samtidig overvinde hindringer for fremstilling af det kommercielt, siger ny forskning fra University of Nebraska-Lincoln og Jiangnan University.

Det trin? Bringer varmen.

Nebraskas Yiqi Yang og kolleger fandt ud af, at temperaturen på bio-plastfibre hæves til flere hundrede grader Fahrenheit, lad dem derefter langsomt afkøle, forbedrede kraftigt bioplastens normalt mangelfulde modstandsdygtighed over for varme og fugt.

Dens termiske tilgang gjorde det også muligt for teamet at omgå opløsningsmidler og andre dyre, tidskrævende teknikker, der typisk er nødvendige for at fremstille et kommercielt levedygtigt bioplast, undersøgelsen rapporterede.

Yang sagde, at metoden kunne tillade producenter af majsafledt plast-såsom en Cargill-fabrik i Blair, Nebraska-for løbende at producere det bionedbrydelige materiale i en skala, der i det mindste nærmer sig oliebaseret plast, branchestandarden. Nyere forskning anslår, at omkring 90 procent af amerikansk plast ikke genanvendes.

"Denne rene teknologi muliggør (den) industriel produktion af kommercialiserbart biobaseret plast, "rapporterede forfatterne.

Ikke let at være grøn

Fremgangsmåden anvender polymælkesyre, eller polylactid, en bestanddel af bionedbrydeligt plast, der kan fermenteres fra majsstivelse, sukkerrør og andre planter. Selvom det meste plast er fremstillet af råolie, polylactid er dukket op som et miljøvenligere alternativ.

Alligevel er polylactids modtagelighed over for varme og fugt, især under fremstillingsprocessen, har begrænset anvendelsen i tekstiler og andre industrier. Ved at søge efter måder at løse problemet på, forskere for længe siden opdagede, at blanding af spejl-billede polylactidmolekyler-generelt omtalt som "L" og "D"-kunne give stærkere molekylære interaktioner og bedre ydeevne end kun at bruge L eller D alene.

Men der var en anden fangst. Det er svært at overbevise en rimelig andel af L- og D -molekylerne til permanent parring ofte tvinger forskere til at sammensætte dyre og komplicerede matchmaking -ordninger. Nogle af de mest almindelige involverer brug af opløsningsmidler eller andre kemiske midler, hvis bortskaffelse kan forårsage egne miljøproblemer.

"Problemet er, at folk ikke kunne finde en måde at få det til at fungere, så du kunne bruge det i store skalaer, "sagde Yang, Charles Bessey Professor i biologisk systemteknik og tekstiler, merchandising og modedesign. "Folk bruger grimt opløsningsmiddel eller andre tilsætningsstoffer. Men de er ikke gode til kontinuerlig produktion.

"Vi ønsker ikke at opløse polymererne og derefter forsøge at fordampe opløsningsmidlerne, og derefter skulle overveje at genbruge dem. Det er bare for dyrt (og) ikke realistisk. "

Varmer op

Yang og hans kolleger besluttede at forfølge en anden tilgang. Efter blanding af piller af L- og D -polylactidet og spinding i fibre, holdet opvarmede dem hurtigt til så varmt som 400 grader Fahrenheit.

Den resulterende bioplast modstod smeltning ved temperaturer mere end 100 grader højere end plast, der kun indeholdt L- eller D-molekylerne. Det bevarede også sin strukturelle integritet og trækstyrke efter at have været nedsænket i vand ved mere end 250 grader, tilnærmelse af de betingelser, som bioplast skal udholde, når de inkorporeres i farvede tekstiler.

Tekstilindustrien producerer omkring 100 millioner tons fibre årligt, Yang sagde, hvilket betyder, at et gennemførligt grønt alternativ til oliebaseret fremstilling kan betale sig både miljømæssigt og økonomisk.

"Så vi brugte bare en billig måde, der kan anvendes kontinuerligt, hvilket er en stor del af ligningen, "Sagde Yang." Du skal være i stand til at gøre det kontinuerligt for at få storstilet produktion. Det er vigtige faktorer. "

Selvom teamet har demonstreret kontinuerlig produktion i mindre skala i Yangs laboratorium, han sagde, at det snart vil stige op for yderligere at illustrere, hvordan tilgangen kan integreres i eksisterende industrielle processer.