Plast kunne se et andet liv som biologisk nedbrydelige overfladeaktive stoffer

Forskere ved Institute for Cooperative Upcycling of Plastics (iCOUP), et Energy Frontier Research Center ledet af Ames Laboratory, har opdaget en kemisk proces, der giver biologisk nedbrydelige, værdifulde kemikalier, som bruges som overfladeaktive stoffer og rengøringsmidler i en række anvendelser, fra kasseret plast. Processen har potentiale til at skabe mere bæredygtige og økonomisk gunstige livscyklusser for plast.

Forskerne målrettede deres arbejde med dekonstruktion af polyolefiner, som repræsenterer mere end halvdelen af ​​al kasseret plast, og omfatter næsten alle tænkelige produkter – legetøj, fødevareemballage, rørsystemer, vandflasker, stoffer, sko, biler, og møbler.

"Plastik, og især polyolefiner, er materialer, du kan kalde for vellykkede, " sagde iCOUP-direktør Aaron Sadow. "De er fantastiske – stærke, letvægts, termisk stabil, kemisk resistente - til alle de applikationer, vi bruger dem til, men problemet kommer, når vi ikke har brug for dem længere."

Det er alt sammen i den kemiske konstruktion af polyolefinplast, der gør dem så seje og holdbare - lange stærke kæder af kulstof-kulstofbindinger - at det også gør dem svære at nedbryde. Polyolefiner mangler generelt også de kemiske grupper, som kan være målrettet i dekonstruktionsprocesser. Mange eksisterende processer til genanvendelse af plast resulterer i mindre værdifulde, mindre brugbare komponenter, gør den økonomiske gennemførlighed af genanvendelse langt mindre attraktiv.

Den nye proces bruger, hvad videnskaben allerede ved om nøgletrin i polymeriseringen - samlingen af ​​lange polymerstrenge - men omvendt, ved at bryde nogle af kulstof-kulstof-bindingerne i kæderne. Når et par carbon-carbon-bindinger er brudt, de forkortede polymerkæder overføres til en endegruppe af aluminium for at danne reaktive stoffer. Katalysatorerne og reaktionerne for denne nye proces er relateret til dem, der anvendes i alkenpolymerisation, udnyttelse af velforstået katalytisk kemi. Endelig, mellemprodukterne i denne nye transformation omdannes let til fedtalkoholer eller fedtsyrer, eller bruges i anden syntetisk kemi, at skabe kemikalier eller materialer, der er værdifulde på en lang række måder:som rengøringsmidler, emulgatorer, lægemidler, og kosmetik. Fordi processen er katalytisk styret, ønskelige produktkædelængder kan målrettes til syntese.

Det bedste ved processen er, at dens slutprodukter er biologisk nedbrydelige, i modsætning til polyethylen og polypropylen udgangsmaterialer.

"Fedtsyrer og alkoholer nedbrydes relativt hurtigt i miljøet. Hvis disse biprodukter fortsætter med at finde en ny anvendelse andre steder, Det er vidunderligt, men det har også en ende på livet, hvilket betyder, at det ikke akkumuleres i miljøet, som plast har, " sagde Sadow.

Forskningen diskuteres yderligere i papiret, "Katalytisk kulstof-kulstofbindingsspaltning og dannelse af kulstofelementbinding giver nyt liv til polyolefiner som biologisk nedbrydelige overfladeaktive stoffer, "forfattet af Uddhav Kanbur, Guiyan Zang, Alexander L. Paterson, Puranjan Chatterjee, Ryan A. Hackler, Massimiliano Delferro, Igor I. Langsom, Fréderic A. Perras, Pingende sol, Aaron D. Sadow; og udgivet i Chem .