Forskere opdager ny vej til genanvendelige polymerer fra planter
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.
"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
-
Hår finder nye rødder som vækstmedium for urban farmingGrafisk abstrakt. Kredit:ACS Sustainable Chemistry &Engineering (2022). DOI:10.1021/acssuschemeng.2c01668 Klumperne af kasseret hår på salongulvet kan en dag hjælpe med at dyrke din frokostsalat, t -
Glaslignende træ isolerer varme, er hård, blokerer UV og har trækornet mønsterIngeniører ved University of Maryland designede et gennemsigtigt loft lavet af træ, der fremhæver det naturlige trækornmønster. Kredit:A.James Clark School of Engineering, University of Maryland B -
Forskning går fremad med søgning efter nye antibiotikaCellevæggene i levende bakterier lyser grønt, orange og rød med tre forskellige typer RfDAA -prober. Kredit:VanNieuwenhze Lab, Indiana University Indiana University forskere fremmer viden om, hvor -
Hemmelighederne bag en uhyggelig fotografisk teknikEt sort-hvidt fotografi behandlet med mordanҫage-processen viser karakteristiske slør aflejret på mørke områder af trykket. Kredit:Tilpasset fra Analytisk kemi 2019, DOI:10.1021/acs.analchem.9b03205
- Satellitbillede Mozambique oversvømmelser efter cyklon
- Er Skinwalkers ægte? Myte, magi og moderne fortolkninger
- Kunstige insektøjne
- Matematiker foreslår model, der beskriver virusmutationer
- Hælde, ryst og rør:Hvordan guldpartikler, DNA og vand har potentiale til at forme fremtidens medic…
- Udsletter mørkt stof hurtigere i Mælkevejen?