Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Kemi

Forskere opdager ny vej til genanvendelige polymerer fra planter

En gennemsigtig film lavet af den nye genanvendelige polymer udviklet i denne undersøgelse. Kredit:Feng Li

Forskere ved Hokkaido Universitet har taget et væsentligt skridt fremad i bestræbelserne på at fremstille genanvendelig, men stabil plast fra plantematerialer. Dette er et nøglekrav for at reducere byrden af ​​plastikforurening i miljøet. De udviklede en bekvem og alsidig metode til at fremstille en række polymerer af kemikalier afledt af plantecellulose; Det er afgørende, at disse polymerer kan genbruges fuldt ud. Metoden blev publiceret i tidsskriftet ACS Macro Letters .

Cellulose er en af ​​de mest udbredte komponenter i biomasse, der stammer fra planter, og er en vigtig del af de hårde cellevægge, der omgiver alle planteceller. Det kan let opnås fra planteaffald, såsom halm og savsmuld, og derfor bør brugen af ​​det som råmateriale til polymerfremstilling ikke reducere tilgængeligheden af ​​landbrugsjord til fødevareproduktion.

Cellulose er en langkædet polysaccharidpolymer, hvilket betyder, at den er sammensat af flere sukkergrupper, specifikt glucose, forbundet med kemiske bindinger.

For at lave deres nye polymerer brugte Hokkaido-teamet to kommercielt tilgængelige små molekyler, levoglucosenon (LGO) og dihydrolevoglucosenon (Cyrene), som er lavet af cellulose. De udviklede nye kemiske processer til at omdanne LGO og Cyrene til en række unaturlige polysaccharidpolymerer. Variering af den præcise kemiske struktur af polymererne giver mulighed for at generere forskellige materialer til en række mulige anvendelser.

Fra venstre:Toshifumi Satoh, Yuta Mizukami, Feng Li og Takuya Isono fra forskerholdet. Kredit:Feng Li

"Vores største udfordringer var at kontrollere polymerisationsreaktionen, der forbinder de mindre monomermolekyler sammen, og opnå polysaccharidmaterialer, der er tilstrækkeligt stabile til almindelige anvendelser, mens de stadig kan brydes op og genanvendes af specifikke kemiske forhold," siger adjunkt Feng Li, en tilsvarende forfatter.

Li tilføjer, at den største overraskelse under forskningen var den høje gennemsigtighed af de polymerfilm, de lavede, hvilket kan være afgørende for den slags specialistapplikationer, som disse polymerer synes bedst egnede til. "Da materialerne er ret stive, kan det være svært at bruge dem som fleksible plastmaterialer, såsom plastikposer, så jeg forventer, at de vil være mere velegnede til højtydende materialer til optiske, elektroniske og biomedicinske applikationer," professor Toshifumi Satoh , tilføjer den anden tilsvarende forfatter.

Andre forskergrupper rundt om i verden undersøger også potentialet for at fremstille plasterstattende polymerer fra planter, og nogle af sådanne 'bioplastik' er allerede kommercielt tilgængelige, men Satohs gruppe har tilføjet en væsentlig ny mulighed til dette felt i hurtig udvikling.

Holdet planlægger nu at udforske yderligere muligheder, men de mulige strukturelle variationer er så talrige, at de gerne vil gå sammen med specialister i computerkemi, kunstig intelligens og automatiseret syntese for at udforske mulighederne.

"Vi håber, at dette arbejde vil udvikle en lang række nyttige unaturlige polysaccharidpolymerer til at blive en del af et bæredygtigt lukket kredsløb af syntese fra biomasse med effektiv genanvendelse," slutter Li.

Flere oplysninger: Yuta Mizukami et al., Kemisk genanvendelige unaturlige (1→6)-polysaccharider fra celluloseafledt levoglucosenon og dihydrolevoglucosenon, ACS Macro Letters (2024). DOI:10.1021/acsmacrolett.3c00720

Leveret af Hokkaido University




Varme artikler