Forskere finder en genbrugsproces i tæt kredsløb for en af ​​de mest udbredte plasttyper

En banebrydende udvikling muliggør målrettet replikation af den kemiske struktur af lavdensitetspolyethylen (LDPE), en plast, der har været svær at efterligne indtil nu, og som viser et stort potentiale for bæredygtige alternativer i plastindustrien.

Prof. Dr. Rhett Kempe, formand for Inorganisk Chemistry II—Catalyst Design, Sustainable Chemistry Center, ved University of Bayreuth, og hans tværfaglige forskerhold præsenterer dette materiale i tidsskriftet Advanced Science .

"Vi har introduceret et nyt kemisk genanvendeligt, stærkt forgrenet polyolefinmateriale," forklarer prof. Dr. Rhett Kempe.

Hans team har indarbejdet såkaldte "genbrugspunkter" i den nye plast, hvor polymeren kan nedbrydes kemisk til mindre fragmenter, der er opløselige i organiske opløsningsmidler ved moderate temperaturer og derfor kan genanvendes. Komponenterne kan derefter kombineres igen, så de kan genbruges i en lukket cyklus.

LDPE fremstilles i en højtryksproces under ekstreme reaktionsbetingelser (ved 250°C med 2.500 til 4.000 bar) via friradikalpolymerisation af ethylen. Denne energikrævende proces er afgørende for den stærkt forgrenede og komplekse kemiske struktur og de tilhørende materialeegenskaber.

Indtil nu har det været meget svært at efterligne denne unikke struktur. Det nye materiale, kendt som LDPE-mimic, er tæt på kommerciel LDPE i sin kemiske struktur.

"Nøglen til succes er brugen af ​​vores nye katalysatorer, som producerer definerede byggesten af ​​en vis størrelse under tilsvarende milde reaktionsforhold, omkring 70° Celsius og to bars tryk. Disse kan så kombineres til det endelige plastmateriale." siger Kempe.

"Det nye materiale består af to forskellige makromonomerer, en rygrad og potentielle langkædede grene. Grenene kan bindes reversibelt til rygraden og spaltes under sure og basiske forhold." En makromonomer er en forbindelse, der har strukturen af ​​en monomer (dvs. den kan kombineres til at danne et større molekyle), men som allerede er større og har nogle makromolekylære egenskaber. Det betyder, at det allerede har en betydelig størrelse eller kompleksitet, men stadig har evnen til at tværbinde eller polymerisere yderligere.

Overordnet set ligger innovationerne i Bayreuth-værket derfor i kombinationen af ​​produktion under meget milde eller bæredygtige forhold, plastens kemiske genanvendelighed og den målrettede efterligning af LDPE's kemiske struktur.

Flere oplysninger: Christoph Unger et al., A Closed-Loop Recyclable Low-Density Polyethylene, Advanced Science (2024). DOI:10.1002/advs.202307229

Journaloplysninger: Avanceret videnskab

Leveret af Bayreuth University