Yeni, Daha Güçlü ve Geri Dönüştürülebilir Bir Plastik

Yeni biyobozunur polyester, mükemmel kimyasal ve biyolojik bozunma yetenekleri ve etkileyici mekanik özellikleri sayesinde, kolayca geri dönüştürülebilen, sürdürülebilir ve çevre dostu bir termoplastik malzeme olarak kullanılma potansiyeline sahiptir.{ 4}

Yüksek yoğunluklu polietileninkilerle karşılaştırılabilir özelliklere sahip biyolojik olarak parçalanabilen bir polyester geliştirilmiştir.

Polietilen birçok avantajlı özelliğiyle bilinir, ancak biyolojik olarak parçalanabilir olmaması bir sorun olmuştur. Bununla birlikte, bir araştırma ekibi, polietilene benzer termoplastik özelliklere sahip ama aynı zamanda biyolojik olarak parçalanabilen bir plastik oluşturarak bu sorunu çözmüştür. Yeni malzeme, ekibin yakın zamanda Angewandte Chemie dergisinde yayınlanan çalışmasında açıklandığı gibi, hafif kimyasal veya biyolojik işlemlerle orijinal bileşenlerine tam olarak ayrılabilen yarı kristalli bir polyesterdir.

Yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) özellikle güçlü ve dayanıklı bir malzemedir. Termoplastik özelliklerini, van der Waals kuvvetleri nedeniyle ek çekim ile kristal bir şekilde düzenlenmiş moleküler zincirlerinin iç yapısına borçludur. Moleküler zincirler de saf hidrokarbonlardır. Kristallik ve hidrokarbon içeriğinin birleşimi, plastiği bozabilecek mikroorganizmaların zincirlere erişip onları parçalayamayacağı anlamına gelir.

Stefan Mecking ve meslektaşlarının araştırma grubu, Konstanz Üniversitesi, Almanya , şimdi HDPE’ye benzer kristalliğe sahip ve aynı zamanda yararlı mekanik özelliklerini koruyan bir polyester geliştirdi. Polietilenden farklı olarak, polyesterler ayrıca teorik olarak kimyasal veya enzimatik olarak parçalanabilen fonksiyonel gruplar içerir. Bununla birlikte, normal koşullar altında, bir polyester ne kadar kristalliyse (yani, HDPE’ye ne kadar benzerse), biyolojik olarak bozunması o kadar zor olur.

Bu nedenle, ekip, kristalli polyesterin ne kadar çabuk bozulduğuna anlaşılır bir şekilde şaşırdı. enzimlere maruz kalır. Mecking, “Doğal olarak oluşan enzimlerle bozunmayı test ettik ve bu, referans malzememizden çok daha hızlıydı”, diye açıklıyor. Malzemeyi bozan sadece enzimatik çözümler değildi: topraktaki mikroorganizmalar ayrıca polyesteri tamamen kompost haline getirebildiler.

Peki bu polyesteri biyolojik olarak bu kadar istisnai bir şekilde parçalanabilir yapan şey nedir? Ekip, polyesterin yapı taşlarından biri olan etilen glikolün önemli katkısını belirlemeyi başardı. Mecking şunları ekliyor: “Bu yapı taşı aslında polyesterlerde gerçekten çok yaygın. Size yüksek bir erime noktası sağlar, ancak aynı zamanda bu polietilen benzeri malzemelerde bozunabilirliği de artırır.”

Mekanik özellikleriyle birlikte iyi kimyasal ve biyolojik bozunabilirliği nedeniyle, yeni polyester bir uygulama alanı bulabilir. minimum çevresel etkiye sahip geri dönüştürülebilir termoplastik malzeme. Mecking, nihai hedefin, plastiği hammaddelerine ayırmak ve yeni plastikler üretmek için kapalı döngü kimyasal geri dönüşüm olduğunu ekliyor. Ekibin plastiğinin ek faydası, bu kapalı döngüye rağmen herhangi bir malzemenin çevreye karışması durumunda biyolojik olarak ayrışabilmesi ve kalıcı bir etki bırakmamasıdır.

Referans: “Biyobozunur Yüksek Yoğunluklu Polietilen Benzeri Malzeme” Marcel Eck, Simon Timm Schwab, Taylor Frederick Nelson, Katrin Wurst, Steffen Iberl, David Schleheck, Christoph Link, Glauco Battagliarin ve Stefan Mecking, Angewandte Chemie International Edition.
DOI: 10.1002/anie.202213438{11 }