Ny teknik kan opfange eller genbruge CO2 som en kemisk kilde til produktion af bæredygtig plast

Et team ledet af kemikere ved universitetet i Liège har udviklet en ny polyurethanproduktionsteknik ved hjælp af CO₂ at skabe nye typer let genanvendelig plast. Undersøgelsen, offentliggjort i Journal of the American Chemistry Society , kunne give en løsning til udviklingen af ​​virkelig bæredygtig plast.

Råvareplast har forvandlet den globale industri. Uanset om det drejer sig om byggeri, tøj, køretøjer eller fødevareemballage, er disse plastik overalt i vores daglige liv, så meget, at deres globale brug er blevet anslået til omkring 460 millioner tons i 2019.

"Dette tal er svimlende, men ikke overraskende, fordi plast, også kendt som syntetiske polymerer, har opnået stor succes takket være deres uerstattelige egenskaber:de er lette, billige og utroligt alsidige," forklarer Christophe Detrembleur, kemiker ved Center for Uddannelse. og forskning i makromolekyler (CERM) ved universitetet i Liège. "Men det faktum, at de er svære at genbruge, eller endda umulige at genbruge i tilfælde af termohærdende, har alvorlige konsekvenser."

Denne umulighed for genanvendelse fører ikke kun til udtømning af de fossile ressourcer, der bruges til at fremstille dem, men også til deres meget langsigtede ophobning i naturen og havene. Det er derfor bydende nødvendigt for vores samfund hurtigt at designe og fremstille plast, der let kan genanvendes ved slutningen af ​​deres levetid.

I denne sammenhæng rapporterer en undersøgelse ledet af forskere ved universitetet i Liège og udført i samarbejde med universitetet i Mons og universitetet i Baskerlandet om en ny teknik til fremstilling af let genanvendelig polyurethanplast.

"Det særlige ved denne tilgang er brugen af ​​kuldioxid (CO₂). ) – et stort symbolsk spild af vores samfund – som et råmateriale til produktionen af ​​de byggesten eller monomerer, der er nødvendige for at fremstille disse nye produkter," forklarer Thomas Habets, doktorand ved CERM og førsteforfatter til artiklen." Strukturen af ​​monomererne kan let modificeres, hvilket gør det muligt at fremstille plast med en bred vifte af egenskaber, fra meget formbare elastomerer såsom silikoner til mere stive materialer såsom polystyren."

Disse plasttyper har en kemisk struktur, der ligner et tredimensionelt netværk snarere end lange lineære kæder. Denne struktur, som generelt er forbundet med hærdeplast, der er meget vanskeligt at genbruge, gør dem mere modstandsdygtige end plast fremstillet af lange molekylære kæder. De polyurethaner, der skabes her, har nye "dynamiske" kemiske bindinger, hvilket betyder, at de på trods af deres termohærdende struktur kan omformes ved udveksling af kemiske bindinger under relativt milde reaktionsforhold.

Den største fordel ved denne nye teknologi ligger i dens evne til at variere rækken af ​​tilgængelige egenskaber og samtidig tilbyde flere måder at genbruge materialer på, når de er udtjent. "Disse nye plastik kan genanvendes på flere måder, enten ved blot at omforme dem ved at opvarme dem, eller ved at blande forskellige plasttyper for at skabe hybridmaterialer med nye egenskaber, eller ved at nedbryde dem til deres konstituerende monomerer, hvilket er ideelt til at fjerne tilsætningsstoffer såsom farvestoffer eller genbrugskompositter," fortsætter Habets.

Med henblik på den fremtidige industrialisering af CO₂ Valorisering, viser denne undersøgelse, at spilder CO₂ kan direkte bruges som en kemisk ressource. "Dette er den første indledende undersøgelse, hvor vi bruger vores nye byggeklodser og plast," siger Christophe Detrembleur, "men det er ret bemærkelsesværdigt at se, at vores materialer allerede kan opnå egenskaber, der ligner dem for nogle konventionelle petro-source plast."

Denne nye teknologi dukker op som en potentiel løsning til udvikling af bæredygtig plast med en bred vifte af egenskaber, der nemt kan opfylde behovene i de fleste af vores daglige applikationer.

Flere oplysninger: Thomas Habets et al., Covalent Adaptable Networks through Dynamic N,S-Acetal Chemistry:Toward Recyclable CO2-Based Thermosets, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c10080

Journaloplysninger: Tidsskrift for American Chemical Society

Leveret af University de Liege