Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ του Ηνωμένου Βασιλείου και το Πανεπιστήμιο Duke των ΗΠΑ, ανέπτυξαν μια νέα οικογένεια πολυμερών από υλικά με βάση τη ζάχαρη. Τα πολυμερή διατηρούν τις ίδιες ιδιότητες με τα κοινά πλαστικά, με τη διαφορά ότι είναι τόσο αποικοδομήσιμα όσο και μηχανικά ανακυκλώσιμα.
Για να δημιουργήσουν δύο νέους τύπους πολυμερούς, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν αρχικά υλικά με βάση τη ζάχαρη, αντί για πετροχημικά παράγωγα. Ενώ ένα από τα νέα πολυμερή είναι ελαστικό όπως το καουτσούκ, το άλλο είναι σκληρό αλλά όλκιμο, όπως τα περισσότερα εμπορικά πλαστικά.
Επιπλέον, η χημική ομοιότητα των πολυμερών σημαίνει ότι, σε αντίθεση με πολλά τρέχοντα πλαστικά εμπορεύματος, μπορούν να αναμιχθούν μεταξύ τους για να αποδώσουν υλικά με συγκρίσιμες ή βελτιωμένες ιδιότητες.
«Η ικανότητα ανάμειξης αυτών των πολυμερών μαζί για τη δημιουργία χρήσιμου υλικού προσφέρει ένα ξεχωριστό πλεονέκτημα στην ανακύκλωση, η οποία συχνά έχει να αντιμετωπίσει τις μικτές ζωοτροφές», εξηγεί στο PackagingInsights ο Δρ Josh Worch από τη Σχολή Χημείας του Μπέρμιγχαμ, συν-συγγραφέας στην έρευνα.
Ο Δρ Connor Stubbs, επίσης από τη Σχολή Χημείας του Μπέρμιγχαμ, προσθέτει: «Τα πλαστικά με βάση το πετρέλαιο είχαν δεκαετίες έρευνας, οπότε το να φτάσουμε σε ένα παρόμοιο επίπεδο με αυτά είναι μια τεράστια πρόκληση. Μπορούμε να κοιτάξουμε τις μοναδικές δομές και τα σχήματα που έχει να προσφέρει η βιολογία για να δημιουργήσουμε μακράν καλύτερα πλαστικά με την ίδια έκταση ιδιοτήτων που μπορούν να προσφέρουν τα τρέχοντα εμπορικά πλαστικά.»
Διαδικασία δημιουργίας πολυμερών
Οι ερευνητές έκαναν τα νέα πολυμερή χρησιμοποιώντας ως δομικά στοιχεία ενώσεις κατασκευασμένες από από σακχαροαλκοόλες και διαθέτουν έναν άκαμπτο δακτύλιο ατόμων.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το πολυμερές με βάση το isoidide έδειξε δυσκαμψία και ευκαμψία παρόμοια με τα κοινά πλαστικά και μια δύναμη παρόμοια με τα υψηλής ποιότητας πλαστικά μηχανικής όπως το Νάιλον-6.
Παρά το γεγονός ότι το isoidide και το isomannide διαφέρουν μόνο ως προς τη στερεοχημεία τους, το υλικό με βάση το isomannide είχε παρόμοια αντοχή και ανθεκτικότητα, αλλά έδειξε επίσης υψηλή ελαστικότητα, ανακτώντας το σχήμα του μετά την παραμόρφωση.
Συγκεκριμένα, τα υλικά διατήρησαν τις «εξαιρετικές» μηχανικές τους ιδιότητες μετά από κονιοποίηση και θερμική επεξεργασία, η οποία είναι η συνήθης μέθοδος μηχανικής ανακύκλωσης πλαστικών.
Τα ευρήματα
Με τη δημιουργία συμπολυμερών που περιέχουν τόσο μονάδες isoidide όσο και isomannide, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μπορούσαν να ελέγξουν τις μηχανικές ιδιότητες και τα ποσοστά αποικοδόμησης ανεξάρτητα του ενός από το άλλο. Ως εκ τούτου, αυτό το σύστημα ανοίγει την πόρτα στη χρήση των μοναδικών σχημάτων των σακχάρων για να συντονίσει ανεξάρτητα την αποικοδομησιμότητα για συγκεκριμένη χρήση χωρίς να μεταβάλει σημαντικά τις ιδιότητες του υλικού.
Νέα έρευνα
Το προηγούμενο έτος, ερευνητές στα πανεπιστήμια των ΗΠΑ Berkeley California και Minnesota ανέπτυξαν μια νέα χημική τεχνολογία ζύμωσης για την παραγωγή πλαστικών προϊόντων ποιότητας τροφίμων από φυτικές πηγές. Οι ερευνητές αναφέρουν ότι οι διαδικασίες ανάπτυξής τους βελτιστοποιούνται τώρα, ενώ η εμπορευματοποίηση παρουσιάζει μια “συναρπαστική” πιθανότητα.
