Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Kemi

Ved hjælp af CO₂ og biomasse finder forskere vejen til mere miljøvenlig genanvendelig plast

Fra venstre viser lektor Hoyong Chung og postdoc-forsker Arijit Ghorai de to faser af deres nedbrydelige polymer på Dittmer Chemistry Lab ved Florida State University. Kredit:Scott Holstein/FAMU-FSU College of Engineering

Det moderne liv er afhængig af plastik. Dette lette, tilpasningsdygtige produkt er en hjørnesten i emballage, medicinsk udstyr, rumfarts- og bilindustrien og meget mere. Men plastikaffald er fortsat et problem, da det nedbrydes på lossepladser og forurener havene.



FAMU-FSU College of Engineering-forskere har skabt et potentielt alternativ til traditionel petroleumsbaseret plast, der er lavet af kuldioxid (CO2 ) og lignin, en komponent af træ, der er et billigt biprodukt fra papirfremstilling og biobrændstofproduktion. Deres forskning blev offentliggjort i Advanced Functional Materials .

"Vores undersøgelse tager den skadelige drivhusgas CO2 og gør det til et nyttigt råmateriale til at producere nedbrydelige polymerer eller plastik," sagde Hoyong Chung, lektor i kemi- og biomedicinsk ingeniørvidenskab ved kollegiet. "Vi reducerer ikke kun CO2 emissioner, men vi producerer et bæredygtigt polymerprodukt ved hjælp af CO2 ."

Denne undersøgelse er den første, der demonstrerer den direkte syntese af det, der er kendt som en cyklisk carbonatmonomer - et molekyle lavet af kulstof- og oxygenatomer, der kan forbindes med andre molekyler - lavet af CO2 og lignin.

Ved at forbinde flere monomerer sammen kan videnskabsmænd skabe syntetiske polymerer, langkædede molekyler, der kan designes til at udfylde alle mulige applikationer.

Polymeren udviklet af Chungs forskerhold i monomer- og polymerfaser. Kredit:Scott Holstein/FAMU-FSU College of Engineering

Materialet udviklet af Chung og hans forskerhold er fuldt nedbrydeligt ved slutningen af ​​dets levetid uden at producere mikroplastik og giftige stoffer. Det kan syntetiseres ved lavere tryk og temperaturer. Og polymeren kan genbruges uden at miste sine oprindelige egenskaber.

Ved hjælp af depolymerisering kan forskerne omdanne polymerer til rene monomerer, som er byggestenene i polymerer. Dette er nøglen til den høje kvalitet af det genbrugte materiale. Monomererne kan genanvendes på ubestemt tid og producerer en polymer af høj kvalitet, der er lige så god som originalen, en forbedring i forhold til tidligere udviklede og aktuelt anvendte polymermaterialer, hvor gentagen varmepåvirkning fra smeltning reducerer kvaliteten og giver mulighed for begrænset genanvendelse.

"Vi kan let nedbryde polymeren via depolymerisering, og det nedbrudte produkt kan syntetisere den samme polymer igen," sagde Chung. "Dette er mere omkostningseffektivt og forhindrer det i at miste originale egenskaber ved polymerer over flere genanvendelser. Dette betragtes som et gennembrud inden for materialevidenskab, da det muliggør realiseringen af ​​en ægte cirkulær økonomi."

Det nyudviklede materiale kan bruges til billige plastprodukter med kort levetid i sektorer som byggeri, landbrug, emballage, kosmetik, tekstiler, bleer og engangskøkkenudstyr. Med yderligere udvikling forudser Chung brugen i højt specialiserede polymerer til biomedicinske og energilagringsapplikationer.

Postdoc-forsker Arijit Ghorai var hovedforfatter af undersøgelsen.

Flere oplysninger: Arijit Ghorai et al., CO2 og lignin-baserede bæredygtige polymerer med lukket kredsløb kemisk genanvendelse, avancerede funktionelle materialer (2024). DOI:10.1002/adfm.202403035

Journaloplysninger: Avancerede funktionelle materialer

Leveret af Florida State University




Varme artikler