En ny tilgang til fremstilling af højtydende plast fra landbrugsaffald

I vores hurtigt industrialiserede verden har jagten på bæredygtige materialer aldrig været mere presserende. Plast, der er allestedsnærværende i det daglige liv, udgør betydelige miljømæssige udfordringer, primært på grund af deres fossile brændstofoprindelse og problematiske bortskaffelse.

Nu afslører en undersøgelse ledet af Jeremy Luterbachers team ved EPFL en banebrydende tilgang til fremstilling af højtydende plast fra vedvarende ressourcer. Forskningen, offentliggjort i Nature Sustainability , introducerer en ny metode til fremstilling af polyamider - en klasse af plast, der er kendt for deres styrke og holdbarhed, hvoraf den mest berømte er nylon - ved hjælp af en sukkerkerne, der stammer fra landbrugsaffald.

Den nye metode udnytter en vedvarende ressource og opnår også denne transformation effektivt og med minimal miljøpåvirkning.

"Typisk, fossilbaseret plast har brug for aromatiske grupper for at give stivhed til deres plastik - dette giver dem ydeevneegenskaber som hårdhed, styrke og højtemperaturbestandighed," siger Luterbacher. "Her får vi lignende resultater, men vi bruger en sukkerstruktur, som er allestedsnærværende i naturen og generelt er fuldstændig ugiftig, for at give stivhed og ydeevne."

Lorenz Manker, undersøgelsens hovedforfatter, og hans kolleger udviklede en katalysatorfri proces til at omdanne dimethylglyoxylatxylose, et stabiliseret kulhydrat fremstillet direkte fra biomasse såsom træ eller majskolber, til polyamider af høj kvalitet. Processen opnår en imponerende atomeffektivitet på 97 %, hvilket betyder, at næsten alt udgangsmaterialet bruges i slutproduktet, hvilket drastisk reducerer spild.

De biobaserede polyamider udviser egenskaber, der kan konkurrere med deres fossile modstykker, og tilbyder et lovende alternativ til forskellige anvendelser. Derudover udviste materialerne betydelig modstandsdygtighed gennem flere cyklusser af mekanisk genbrug, idet de bibeholdt deres integritet og ydeevne, hvilket er en afgørende faktor for styring af bæredygtige materialers livscyklus.

De potentielle anvendelsesmuligheder for disse innovative polyamider er enorme, lige fra bildele til forbrugsvarer, alle med et betydeligt reduceret CO2-fodaftryk. Holdets teknoøkonomiske analyse og livscyklusvurdering tyder på, at disse materialer kan være konkurrencedygtige i forhold til traditionelle polyamider, herunder nylon (f.eks. nylon 66), med en reduktion af global opvarmningspotentiale på op til 75 %.

Flere oplysninger: Lorenz P. Manker et al., Performance polyamider bygget på en bæredygtig kulhydratkerne, Nature Sustainability (2024). DOI:10.1038/s41893-024-01298-7

Leveret af Ecole Polytechnique Federale de Lausanne