Ερευνητές από το Tokyo Metropolitan University, σε συνεργασία με το Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology και το Πανεπιστήμιο της Νομαρχίας Σίγκα, ανέπτυξαν μια νέα γενιά βιοπολυμερών που συνδυάζει υψηλή μηχανική αντοχή, εύκολη χημική ανακύκλωση και παραγωγή από μη βρώσιμες ανανεώσιμες πρώτες ύλες.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό JACS Au και αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς την ανάπτυξη πιο βιώσιμων πλαστικών για την κυκλική οικονομία.
Υλικά από φυτικά έλαια, αμινοξέα και σάκχαρα
Οι επιστήμονες δημιούργησαν νέα βιοπολυμερή της κατηγορίας των πολυ(εστεροαμιδίων), αξιοποιώντας μη βρώσιμα φυτικά έλαια, αμινοξέα και σάκχαρα ως πρώτες ύλες. Τα υλικά παρασκευάζονται με καταλυτική πολυμεριστική μέθοδο, η οποία επιτρέπει την παραγωγή πολυμερών υψηλού μοριακού βάρους.
Η επιλογή πρώτων υλών που δεν προορίζονται για τη διατροφή συμβάλλει στη μείωση της πίεσης στους γεωργικούς πόρους, καθιστώντας την τεχνολογία πιο φιλική προς το περιβάλλον.
Ανώτερες μηχανικές ιδιότητες από τα συμβατικά πλαστικά
Ένα από τα σημαντικότερα επιτεύγματα της έρευνας είναι ότι τα νέα πολυμερή παρουσιάζουν μηχανικές ιδιότητες που ξεπερνούν εκείνες συμβατικών πλαστικών, όπως το πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο.
Στις δοκιμές με λεπτές μεμβράνες εμφάνισαν υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό και μεγάλη επιμήκυνση πριν από τη θραύση, χαρακτηριστικά που τα καθιστούν ιδιαίτερα ανθεκτικά και εύκαμπτα.
Επιπλέον, μία από τις συνθέσεις που περιέχει το αμινοξύ φαινυλαλανίνη παρουσίασε την ικανότητα ταχείας αυτοΐασης σε θερμοκρασία δωματίου, επιτρέποντας στο υλικό να αποκαθιστά γρήγορα μικρές φθορές χωρίς εξωτερική παρέμβαση.
Πλήρως χημικά ανακυκλώσιμα
Οι ερευνητές έδωσαν ιδιαίτερη έμφαση και στην ανακυκλωσιμότητα των νέων υλικών. Μέσω μιας καταλυτικής διαδικασίας που ονομάζεται μετεστεροποίηση, τα πολυμερή μπορούν να αποπολυμεριστούν και να μετατραπούν ξανά στα αρχικά μονομερή από τα οποία κατασκευάστηκαν.
Η διαδικασία αυτή επιτρέπει την επαναχρησιμοποίηση των πρώτων υλών χωρίς σημαντικές απώλειες, περιορίζοντας την παραγωγή αποβλήτων και μειώνοντας την ανάγκη για νέα παραγωγή πλαστικών.
Βήμα προς μια πραγματική κυκλική οικονομία
Η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι τα νέα βιοπολυμερή μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για μια νέα γενιά βιώσιμων πλαστικών υψηλών επιδόσεων. Ο συνδυασμός ανθεκτικότητας, δυνατότητας αυτοΐασης και πλήρους χημικής ανακύκλωσης δημιουργεί σημαντικές προοπτικές για εφαρμογές στη βιομηχανία συσκευασίας, στα καταναλωτικά προϊόντα και σε άλλους τομείς όπου απαιτούνται ανθεκτικά αλλά περιβαλλοντικά φιλικά υλικά.
Η ανάπτυξη τέτοιων υλικών αναμένεται να συμβάλει ουσιαστικά στη μετάβαση προς ένα μοντέλο κυκλικής οικονομίας, όπου τα πλαστικά θα μπορούν να επαναχρησιμοποιούνται επανειλημμένα χωρίς υποβάθμιση της ποιότητάς τους.