Fremtidens plastik vil leve mange tidligere liv takket være kemisk genbrug

En dag i en ikke alt for fjern fremtid kan plastikken i vores satellitter, biler og elektronik alle leve deres andet, 25. eller 250. liv.

Ny forskning fra University of Colorado Boulder, offentliggjort i Nature Chemistry , beskriver, hvordan en klasse af holdbar plast, der er meget udbredt i rumfarts- og mikroelektronikindustrien, kan nedbrydes kemisk til deres mest basale byggesten og derefter formes til det samme materiale igen.

Det er et vigtigt skridt i udviklingen af ​​reparerbare og fuldt genanvendelige netværkspolymerer, et særligt udfordrende materiale at genbruge, da det er designet til at holde sin form og integritet under ekstrem varme og andre barske forhold. Undersøgelsen dokumenterer, hvordan denne type plast til stadighed kan nedbrydes og laves om uden at ofre dens ønskede fysiske egenskaber.

"Vi tænker ud af boksen på forskellige måder at bryde kemiske bindinger på," sagde Wei Zhang, hovedforfatter af undersøgelsen og formand for kemiafdelingen. "Vores kemiske metoder kan hjælpe med at skabe nye teknologier og nye materialer, samt blive brugt til at hjælpe med at løse den eksisterende plastmaterialekrise."

Deres resultater tyder også på, at gensyn med andre plastmaterialers kemiske strukturer kan føre til lignende opdagelser af, hvordan man fuldt ud kan nedbryde og genopbygge deres kemiske bindinger, hvilket muliggør cirkulær produktion af flere plastmaterialer i vores daglige liv.

I midten af ​​det 20. århundrede blev plast allestedsnærværende i næsten alle brancher og dele af livet, da de er ekstremt praktiske, funktionelle og billige. Men et halvt århundrede senere, efter eksponentiel efterspørgsel og produktion, udgør plast et stort problem for planetens og menneskers sundhed. Produktionen af ​​plast kræver store mængder olie og afbrænding af fossile brændstoffer. Engangsplastik skaber hundredvis af millioner af tons affald hvert år, som ender på lossepladser, oceaner og endda i vores kroppe i form af mikroplastik.

Genbrug er derfor nøglen til at reducere plastikforurening og fossile brændstoffer i dette århundrede.

Konventionelle genbrugsmetoder nedbryder mekanisk polymerer til pulvere, brænder dem eller bruger bakterielle enzymer til at opløse dem. Målet er at ende med mindre stykker, der kan bruges til noget andet. Tænk på sko lavet af genbrugte gummidæk eller tøj lavet af genbrugte plastikvandflasker. Det er ikke det samme materiale længere, men det ender ikke på en losseplads eller havet.

Men hvad nu hvis du kunne genopbygge en ny genstand fra det samme materiale? Hvad hvis genbrug ikke bare gav plastik et nyt liv, men en gentagelsesoplevelse?

Det er præcis, hvad Zhang og hans kolleger har opnået:De vendte en kemisk metode og opdagede, at de både kan bryde og danne nye kemiske bindinger i en særlig højtydende polymer.

"Denne kemi kan også være dynamisk, kan være reversibel, og den binding kan omdannes," sagde Zhang. "Vi tænker på en anden måde at danne den samme rygrad på, bare fra forskellige udgangspunkter."

De gør dette ved at bryde polymeren - "poly", der betyder "mange" - tilbage til ental monomerer, dens molekyler, et koncept af reversibel eller dynamisk kemi. Det, der er særligt nyt ved denne seneste metode er, at den ikke kun har skabt en ny klasse af polymermateriale, der ligesom lego er nemme at bygge, bryde ad og genopbygge igen og igen, men metoden kan anvendes på eksisterende, især hårde- til at genbruge polymerer.

Disse nye kemiske metoder er også klar til kommercialisering og kan plug and play med nuværende industriel produktion.

"Det kan virkelig gavne fremtidigt design og udvikling af plast ikke kun at skabe nye polymerer, men det er også meget vigtigt at vide, hvordan man konverterer, upcycle og genbruger ældre polymerer," sagde Zhang. "Ved at bruge vores nye tilgang kan vi fremstille mange nye materialer - hvoraf nogle kan have lignende egenskaber som plastik i vores daglige liv."

Dette fremskridt inden for genanvendelse af plast i lukket kredsløb er inspireret af den naturlige verden, da både planter, dyr og mennesker i øjeblikket er en del af et cirkulært genbrugssystem på planeten, sagde Zhang.

"Hvorfor kan vi ikke lave vores materialer på samme måde?" + Udforsk yderligere

Mere bæredygtig genanvendelse af plastik