Gør renere, grønnere plast fra affaldsfiskdele

polyurethaner, en type plastik, er næsten overalt - i sko, tøj, køleskabe og byggematerialer. Men disse meget alsidige materialer kan have en stor ulempe. Afledt af råolie, giftig at syntetisere, og langsom til at bryde sammen, konventionelle polyurethaner er ikke miljøvenlige. I dag, forskere diskuterer at udtænke, hvad de siger, skal være en sikrere, biologisk nedbrydeligt alternativ afledt af fiskeaffald - hoveder, knogler, hud og indvolde - som ellers sandsynligvis ville blive kasseret.

Forskerne vil præsentere deres resultater i dag på forårsmødet i American Chemical Society (ACS).

Hvis udviklet med succes, en fiskeoliebaseret polyurethan kunne hjælpe med at imødekomme det enorme behov for mere bæredygtig plast, siger Francesca Kerton, Ph.D., projektets hovedefterforsker. "Det er vigtigt, at vi begynder at designe plast med en udtjent plan, om det er kemisk nedbrydning, der gør materialet til kuldioxid og vand, eller genbrug og genbrug."

For at lave det nye materiale, Kertons hold startede ud med olie udvundet fra resterne af atlantisk laks, efter at fiskene var klargjort til salg til forbrugerne. "Jeg finder det interessant, hvordan vi kan gøre noget nyttigt, noget, der endda kunne ændre måden plast fremstilles på, fra det affald, som folk bare smider ud, " siger Mikhailey Wheeler, en kandidatstuderende, der præsenterer arbejdet på mødet. Både Kerton og Wheeler er på Memorial University of Newfoundland (Canada).

Den konventionelle metode til fremstilling af polyurethaner frembyder en række miljø- og sikkerhedsproblemer. Det kræver råolie, en ikke-vedvarende ressource, og fosgen, en farveløs og meget giftig gas. Syntesen danner isocyanater, kraftige luftvejsirriterende stoffer, og slutproduktet nedbrydes ikke let i miljøet. Den begrænsede biologiske nedbrydning, der forekommer, kan frigive kræftfremkaldende forbindelser. I mellemtiden efterspørgslen efter grønnere alternativer er stigende. Tidligere, andre har udviklet nye polyurethaner ved hjælp af plante-afledte olier til at erstatte petroleum. Imidlertid, disse har også en ulempe:afgrøderne, ofte sojabønner, der producerer olien kræver jord, som ellers kunne bruges til at dyrke mad.

Rester af fisk syntes Kerton som et lovende alternativ. Lakseopdræt er en stor industri for kystnære Newfoundland, hvor hendes universitet ligger. Efter at fisken er forarbejdet, resterende dele kasseres ofte, men nogle gange udvindes olie fra dem. Kerton og hendes kolleger udviklede en proces til at omdanne denne fiskeolie til en polyurethan-lignende polymer. Først, de tilføjer ilt til den umættede olie på en kontrolleret måde for at danne epoxider, molekyler, der ligner dem i epoxyharpiks. Efter at have reageret disse epoxider med kuldioxid, de forbinder de resulterende molekyler sammen med nitrogenholdige aminer for at danne det nye materiale.

Men lugter plastikken fiskeagtig? "Når vi starter processen med fiskeolien, der er en svag slags fiskelugt, men mens vi går gennem trinene, den lugt forsvinder, " siger Kerton.

Kerton og hendes team beskrev denne metode i et papir i august sidste år, og siden da, Wheeler har justeret det. Hun har for nylig haft succes med at bytte aminen ud med aminosyrer, hvilket forenkler den involverede kemi. Og mens den amin, de tidligere brugte, skulle stamme fra cashewnøddeskaller, aminosyrerne findes allerede i naturen. Wheelers foreløbige resultater tyder på, at histidin og asparagin kunne udfylde aminen ved at forbinde polymerens komponenter.

I andre forsøg, de er begyndt at undersøge, hvor let det nye materiale sandsynligvis ville bryde sammen, når dets brugstid er forbi. Wheeler gennemblødte stykker af det i vand, og for at fremskynde nedbrydningen for nogle stykker, hun tilføjede lipase, et enzym, der er i stand til at nedbryde fedtstoffer som dem i fiskeolien. Under et mikroskop, hun så senere mikrobiel vækst på alle prøverne, selv dem, der havde været i almindeligt vand, et opmuntrende tegn på, at det nye materiale let kan nedbrydes biologisk, siger Wheeler.

Kerton og Wheeler planlægger at fortsætte med at teste virkningerne af at bruge en aminosyre i syntesen og studere, hvor modtageligt materialet er for den mikrobielle vækst, der kan fremskynde dets nedbrydning. De har også til hensigt at studere dets fysiske egenskaber for at se, hvordan det potentielt kan bruges i virkelige applikationer, såsom i emballage eller fibre til tøj.