Ny PET-lignende plast fremstillet direkte fra affaldsbiomasse

Det bliver mere og mere indlysende, at det at flytte væk fra fossile brændstoffer og undgå akkumulering af plastik i miljøet er nøglen til at tackle udfordringen med klimaændringer. I den retning er der en betydelig indsats for at udvikle nedbrydelige eller genanvendelige polymerer fremstillet af ikke-spiselige plantemateriale, der omtales som "lignocelluloseholdig biomasse."

Det er selvfølgelig ikke ligetil at producere konkurrencedygtig biomassebaseret plast. Der er en grund til, at konventionel plast er så udbredt, da de kombinerer lave omkostninger, varmestabilitet, mekanisk styrke, forarbejdelighed og kompatibilitet - egenskaber, som alle alternative plasterstatninger skal matche eller overgå. Og indtil videre har opgaven været udfordrende.

Indtil nu, altså. Forskere ledet af professor Jeremy Luterbacher ved EPFL's School of Basic Sciences har med succes udviklet en biomasseafledt plast, der ligner PET, der opfylder kriterierne for at erstatte flere nuværende plasttyper, samtidig med at den er mere miljøvenlig.

"Vi 'koger' i det væsentlige bare træ eller andet ikke-spisligt plantemateriale, såsom landbrugsaffald, i billige kemikalier for at producere plastikprækursoren i ét trin," siger Luterbacher. "Ved at holde sukkerstrukturen intakt inden for plastens molekylære struktur er kemien meget enklere end nuværende alternativer."

Teknikken er baseret på en opdagelse, som Luterbacher og hans kolleger offentliggjorde i 2016, hvor tilsætning af et aldehyd kunne stabilisere visse fraktioner af plantemateriale og undgå deres ødelæggelse under udvindingen. Ved at genbruge denne kemi var forskerne i stand til at genopbygge et nyt nyttigt biobaseret kemikalie som et plastikprækursor.

"Ved at bruge et andet aldehyd - glyoxylsyre i stedet for formaldehyd - kunne vi simpelthen klippe 'klæbrige' grupper på begge sider af sukkermolekylerne, som så tillader dem at fungere som plastikbyggesten," siger Lorenz Manker, undersøgelsens første forfatter. "Ved at bruge denne enkle teknik er vi i stand til at omdanne op til 25 % af vægten af ​​landbrugsaffald eller 95 % renset sukker til plastik."

Disse plastiks velafrundede egenskaber kunne gøre det muligt at bruge dem i applikationer lige fra emballage og tekstiler til medicin og elektronik. Forskerne har allerede lavet emballagefilm, fibre, der kunne spindes ind i tøj eller andre tekstiler, og filamenter til 3D-print.

"Plasten har meget spændende egenskaber, især til anvendelser som fødevareemballage," siger Luterbacher. "Og det, der gør plastikken unik, er tilstedeværelsen af ​​den intakte sukkerstruktur. Det gør den utrolig nem at lave, fordi du ikke behøver at ændre det, naturen giver dig, og nem at nedbryde, fordi den kan gå tilbage til et molekyle, der er allerede rigeligt i naturen."

Forskningen blev offentliggjort i Nature Chemistry . + Udforsk yderligere

VTT udvikler transparent cellulosefilm til at erstatte traditionel plast i fødevareemballage