Plastikinis pakaitalas iš biologinių atliekų

Sukurtas naujas procesas biologiškai skaidžių plastikinių statybinių blokų atkūrimui

Biologinės plastiko atliekos galėtų būti naudojamos kaip PET pakaitalas plastikiniuose buteliuose ir kartu. © matteodestefano / istock
skaityti garsiai

Pakeitimas PET ir Co? Tyrėjai sukūrė naują biologinių plastikinių pakaitalų gamybos procesą. Pavyzdžiui, jų metodu iš maisto atliekų gaunamos medžiagos gali būti paverčiamos junginiais, kurie yra tinkami kaip plastikiniai statybiniai blokai. Šiam procesui iš esmės reikalingi tik šviesa ir deguonis - taip pat specialūs nanorodų kaip katalizatoriai.

Plastikai, tokie kaip polietilenas (PET), polipropilenas (PP) ar polistirolo putplastis, atrodo, yra kiekviename kitame kasdieniame gaminyje - nuo pakuotės iki drabužių iki kosmetikos. Tačiau toks plastiko visapusiškumas jau seniai tapo aplinkos problema: tonos plastiko plūduriuoja didelėse šiukšlių duobėse jūroje ir net mūsų kūnas yra apkrautas. Dėl šios priežasties mokslininkai dabar ieško aplinkai nekenksmingų alternatyvų PET ir Co. Jie turėtų būti tokie pat lengvi ir atsparūs kaip originalūs, tačiau tuo pat metu biologiškai skaidūs.

Obuolių žievelės kaip pradinis produktas

Vienas iš nagrinėtų požiūrių yra bioplastiko gamyba iš atliekų. Pavyzdžiui, hidroksimetilfurfuralas (HMF) gali būti gaunamas iš liekanų, susidarančių gaminant maistą, tokių kaip obuolių žievelės. Šis junginys susidaro šiluminio cukraus ir angliavandenių, tokių kaip celiuliozė, skilimo metu. „Dėl dalinio HMF molekulės hidroksilo grupės oksidacijos susidaro atitinkamas aldehidas, 2, 5-diformilfuranas (DFF)“, - aiškina Dimitrios Giannakoudakis iš Salonikų Aristotelio universiteto ir jo kolegos.

Triukas: šią medžiagą galima naudoti kaip ekologiško plastiko statybinį elementą. „Jei tokio plastiko butelis yra sunaikinamas gamtoje, jis ten sukasi daug greičiau nei įprasti polimerai. Vėliausiai po kelerių metų plastiko nebeliko “, - sako Lenkijos mokslų akademijos Varšuvoje bendraautorius Juanas Carlosas Colmenaresas.

Taikant naująjį tyrėjų metodą, HMF gali būti konvertuotas į DFF. © Giannakoudakis ir kt.

Nanocatalizatoriai kaip raktas

Tačiau iki šiol buvo problema: norint konvertuoti HMF į norimą DFF, reikėjo aukštos temperatūros ir sudėtingos technologijos. Todėl procesas buvo ekonomiškai nepatikimas ir nebuvo reali žemės plastiko gamybos alternatyva. Bet būtent tai pasikeitė Giannakoudakis ir jo komanda. Dėl naujojo proceso plastikinį bloką galima nebrangiai gauti esant žemai temperatūrai ir esant normaliam atmosferos slėgiui. displėjus

Šio proceso raktas yra mokslininkų sukurti mangano dioksido (MnO2) nanodaleliai, kurie veikia kaip galingas dalinio oksidacijos katalizatorius. „Šie nanocatalizatoriai yra ilgi ir labai ploni, o jų struktūra padidina šviesos sugertį“, - aiškina Colmenaresas. Jų pagalba HMF gali būti paverstas DFF kaip fotokatalitinės reakcijos dalis. Tam iš esmės reikalingas LED šviestuvas, spinduliuojantis UV spinduliais, ir deguonis iš oro. „Tai metodas be atliekų, kuriam nereikia pridėti papildomo deguonies ar kitų priedų“, - sako „Colmenares“ atstovas.

Efektyvus konvertavimas

Atlikdami eksperimentus, mokslininkai sugebėjo parodyti, kad metodas yra labai efektyvus. Taigi beveik visas HMF yra paverčiamas DFF. Kitas privalumas: Nanokatalizatoriai, naudojami reakcijai, gali būti pakartotinai panaudoti per daug kartų. Atsižvelgdama į šiuos perspektyvius rezultatus, tyrimo komanda ketina ateityje dar labiau optimizuoti savo metodą - ir netrukus kreiptis dėl patento. (Taikomoji katalizė B: Aplinkosauga, 2019 m.; Doi: 10.1016 / j.apcatb.2019.117803)

Šaltinis: Lenkijos mokslų akademijos Fizikinės chemijos institutas

- Danielis Albatas