Одржливата пластика добиена од земјоделскиот отпад е веќе реалност

Потрагата по одржливи материјали никогаш не било толку итно: во свет сè послаб од ефектите на глобално затоплување и справувањето со многу брзиот развој на земјите во подем, еден од најважните предизвици е оној претставен со пластика, сега сеприсутен во секојдневниот живот на секој од нас, од едниот до другиот крај на планетата.

Покрај проблемот со отстранување на пластични материјали, она што исто така загрижува е фактот што овие супстанции се произведуваат од фосилни горива, поради што нивната синтеза директно влијае наемисија на стакленички гасови и глобалното затоплување.

Научниците од EPFL, сепак, развија одржлив метод на производство пластика со високи перформанси, како полиамиди, почнувајќи од еден шеќер извлечен од земјоделски отпад, особено од биомаса како што се дрво или пченка.

Кога нанопластиката не е она што изгледа
Кола од обновливи суровини за „зелена“ електроника

Одржлива пластика, навистина клучен предизвик за планетата

Да се ​​произведува пластични материјали со високи перформанси на одржлив начин тоа е клучен предизвик за иднината на планетата, особено ако се земе предвид дека повеќето материјали со високи перформанси, како најлон или таканаречените технополимери, користат ароматични прекурсори кои сè уште се многу тешки за одржливи извори.

Пионерски пристап кон овој проблем доаѓа од студијата спроведена од тимот на Џереми Лутербахер на Сојузниот политехника во Лозана штотуку објавено на „Одржливост на природата“: истражувачите успеале да синтетизираат некои полиамиди, класа на пластика на која припаѓаат различните видови најлон, почнувајќи од а шеќерно јадро добиени од земјоделски отпад.

Не само новиот метод експлоатира обновлив ресурс, но и успева да ја постигне оваа трансформација ефикасно и со а минимално влијание врз животната средина.

"На типична пластика базирана на фосили им се потребни ароматични групи за да и дадат цврстина на пластиката, што им дава карактеристики на изведба како на пр. цврстина, сила и отпор на високи температури“, објаснува Лутербахер.

"Овде добиваме слични резултати, но ние користиме структура на шеќер, кој се наоѓа насекаде во природата и генерално е целосно нетоксичен, за да обезбеди ригидност и карактеристики на изведба".

Јаглехидратите добиени од отпадните производи, читаме во студијата, може да и даде на пластиката перформанси способни да се натпреваруваат со оние на „класични“ или полуароматични полимери.

Хемија и мода: кога се работи за… ткаенина
Пластика во Атлантикот: 5 најризични области за животните

Оние полиамиди кои се одржливи и по конкурентна цена…

Лоренц Манкер и неговите колеги развија процес без катализатор за негово претворање ксилоза диметил глиоксилат (DMGX), стабилизиран јаглехидрат кој доаѓа директно од биомаса како што се дрво или пченка кочан, изработен од висококвалитетни полиамиди.

Процесот, покрај тоа што е одржлив, е и исклучително ефикасен: всушност постигнува импресивен атомска ефикасност од 97 проценти, што значи дека речиси целиот почетен материјал се користи во финалниот производ, со што драстично се намалува отпадот.

Она што научниците успеале да го добијат се аморфни полиамиди со перформанси споредливи со полуароматични алтернативи базирани на фосили. Како што се наведува во студијата, „и покрај присуството на јадро од јаглени хидрати, овие материјали ги одржуваат своите термомеханички својства благодарение на повеќекратните циклуси на механичко рециклирање со висок смолкнување и тие можат хемиски да се рециклираат".

Не само тоа: техничко-економската анализа и проценката на животниот циклус на новите одржливи полиамиди покажаа дека овие материјали може да имаат "un конкурентна цена во споредба со традиционалните полиамиди, вклучително и најлоните (на пример најлон 66), со a намалување на потенцијалот за глобално затоплување до 75 проценти".

Како што читаме во студијата, полиамидите имаат висока пазарна вредност, при што цените се движат од 3-7 долари за килограм за најлон 66 до 20 долари за килограм за полуароматични фталами базирани на киселина со високи перформанси (PPAs). нивните кополимери.

Еве го првиот сладолед од ванила произведен од... пластичен отпад
Дали хартијата е новата пластика? Неколку прашања за одржливоста

Ефикасен процес способен да го намали отпечатокот на животната средина

Почетна точка за одржливи полиамиди е ксилоза диметил глиоксилат (DMGX), полимерен прекурсор кој може да се произведе од достапна биомаса и кој веќе се користи за производство разградливи полиестри.

Во новата студија, истото соединение се користи за синтеза на полиамиди со висока молекуларна тежина, користејќи го се топи на 250 степени Целзиусови, без потреба од катализатор и со време на реакција од само три часа.

Производството на одржливи мономери за инкорпорирање во инженерските полиамиди би можело значително да се намали еколошкиот отпечаток на хемиската индустрија, притоа нудејќи можност за ја зголемуваат профитабилноста на лигноцелулозната биомаса отворање пазар со висока додадена вредност во споредба со оној на базичните полиестри и полиолефини.

Традиционалните полиамиди, како што се најлон или кевлар, имаат висока отпорност на удари, абење, растворувачи и масла, обезбедувајќи разумна топлинска изолација.

Во однос на одржливоста, сепак, има уште многу работа. Ова може јасно да се види ако се земе предвид потенцијал за глобално затоплување (GWP), што го изразува придонесот на материјалот во ефектот на стаклена градина и кој е особено висок за полиамидите. Како што се наведува во студијата, „најчестиот полиамид, најлон 66, има GWP од приближно 8-9 kg CO2-еквивалент на килограм“, во споредба со 3 кг од полиетилен терефталат (ПЕТ).

Исто така, интересно е да се забележи како во синтеза на најлон, голем дел од GWP се должи токму на прекурсорот, односно адипичната киселина, која сама по себе „тежи“ 8,5 кг.

Иновации и заштита: Ocean Cleanup за мориња без пластика
Од морето до дигиталниот музеј: Археопластика ја спасува планетата

Вистинска конкретна алтернатива за употребата на фосилна пластика

"При анализата на целокупната одржливост на нашиот материјал, покрај GWP, разгледавме и други категории на влијание врз животната средина“, објаснуваат научниците. Како што често се случува со производи базирани на био, оптоварувањето на животната средина за производството на овие полиамиди се префрла на друго место, особено вклучувајќи го природна трансформација на почвата и екотоксичност предизвикана од интензивното земјоделство.

Пластиката добиена од земјоделски отпад, читаме во студијата, “го намали ова оптоварување во споредба со другите полиамиди базирани на био кои одгледуваат нафтени култури исклучиво за оваа намена (на пр. полиамиди добиени од рицинусово масло)“. Понатаму, употребата на земјоделски остатоци наместо растителни масла значително го намалува влијанието на копнена закиселување, наеутрофикација на слатката вода, за морската екотоксичност и исцрпувањето на фосилните горива.

Понуда на био-базирани полиамиди развиени од истражувачите на EPFLмногу ветувачка алтернатива на фосилната пластика, за различни апликации кои се движат од автомобилски компоненти до филаменти за 3D печатење и стоки за широка потрошувачка.

"Наоѓање на пластични прекурсори кои може да се синтетизираат со висока ефикасност од изобилни и обновливи суровини, кои се компатибилни со различни хемиски материјали и кои можат да понудат перформанси слични на оние на ароматичните мономери и фталати, во голема мера ќе го олеснат конкуренција со нафтени деривати“, повторно покажува студијата.

Патот е сè уште долг, но напредокот се движи брзо: производството на овие нови материјали е веќе во фаза на зголемување благодарение на Bloom Biorenewables, спин-оф EPFL која има за цел да ги пласира на пазарот. Конкретната алтернатива на фосилната пластика е веќе реалност.

Како микро и нанопластиката завршуваат во мразот на Арктикот
Тања Цимерман: „Се обидуваме да ја „материјализираме“ енергијата“