PEF-bioplastic zou een deel van de problemen van PET kunnen oplossen. Het langdurige en energie-intensieve productieproces heeft tot nu toe massaproductie verhinderd. Onderzoekers van ETH Zürich hebben nu een methode ontwikkeld die de PEF eindelijk verhandelbaar kan maken.

Het probleem van plastic ligt op ieders lippen. Elk jaar, er wordt alleen al zo'n 50 miljoen ton polyethyleentereftalaat (PET) geproduceerd, en de trend is stijgende. Aangezien recycling meestal kostenintensief en technologisch moeilijk te implementeren is, veel plastic afval komt in de oceanen terecht of wordt verbrand, veroorzaakt een enorme CO2-uitstoot. Ook het gebruik van ruwe olie bij de productie is problematisch. Echter, niemand van ons kan helemaal zonder plastic.

"Polymeren en kunststoffen zijn zeer bruikbare materialen die in de eerste plaats een breed scala aan alledaagse toepassingen mogelijk maken. Lichtere auto's, smartphones, moderne kleding en veel medische hulpmiddelen zouden niet bestaan ​​als we polymeren niet hadden uitgevonden, " zegt Jan-Georg Rosenboom, een verse Ph.D. afgestudeerd in de onderzoeksgroep van ETH-professor Massimo Morbidelli bij de afdeling Chemie en Toegepaste Biowetenschappen. "De vraag is hoe we de negatieve milieu-impact van plastic kunnen verminderen met behoud van de voordelen voor onze samenleving."

Betere materiaaleigenschappen

Een antwoord kunnen biobased polymeren zijn, zogenaamde bioplastics. Deze hebben zeer vergelijkbare eigenschappen als conventionele kunststoffen, maar zijn gemaakt van plantaardige grondstoffen in plaats van ruwe olie. Sommige bioplastics zijn ook biologisch afbreekbaar en maken een betere compostering mogelijk.

De groep van Massimo Morbidelli onderzoekt een veelbelovend bioplastic genaamd polyethyleenfuranoaat (PEF). PEF lijkt chemisch sterk op PET, maar bestaat voor 100% uit hernieuwbare grondstoffen zoals bosbouw- en landbouwafval. PEF-flessen, bijvoorbeeld, minder materiaal nodig, zijn lichter en stabieler dan hun PET-concurrenten en zorgen ervoor dat dranken langer meegaan. Hoewel PEF niet biologisch afbreekbaar is, het kan naast recycling op een milieuvriendelijke manier worden verbrand, omdat er geen extra CO2-uitstoot wordt geproduceerd.

Dat PEF zich nog niet op de markt heeft weten te vestigen, komt vooral door de tijd- en energie-intensieve productie. De ETH-promovendi Jan-Georg Rosenboom en Peter Fleckenstein, samen met ETH-professor Giuseppe Storti, hebben nu een methode ontwikkeld die de commerciële doorbraak van PEF mogelijk zou kunnen maken. Gisteren werden hun onderzoeksresultaten gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Energiezuinige en snelle productie

"Onze methode reduceert de productietijd van enkele dagen tot enkele uren. verkleuring in het eindproduct kan worden vermeden in tegenstelling tot eerdere processen, " zegt Jan-Georg Rosenboom en legt uit:"In plaats van de gebruikelijke "touwachtige" polymeerketens met twee eindpunten te laten reageren, we binden eerst ringen van de laatste, die dus geen einde meer hebben. Deze ringen kunnen dan veel sneller en gecontroleerder gepolymeriseerd worden tot PEF. Dit komt omdat er geen chemische bijproducten ontstaan ​​en verwijderd moeten worden, wanneer de ringen worden geopend en verbonden om het laatste lange "polymeer touw" te vormen. De zeer snelle reactie binnen enkele minuten maakt PEF-producten mogelijk die qua materiaaleigenschappen superieur zijn aan PET en die de energiebehoefte verminderen."

In aanvulling, de methode van ringopening maakt een nauwkeurige aanpassing van de productkwaliteit mogelijk, wat met het vorige productieproces niet mogelijk was. Dus, de nieuwe methode kan ook interessant zijn voor de productie van andere soorten plastics en bioplastics. Door de goede materiaaleigenschappen de PEF zou mogelijk ook meerlaagse materialen kunnen vervangen die moeilijk te recyclen zijn.

Momenteel, de wetenschappers werken samen met Sulzer om te onderzoeken hoe het nieuwe proces kan worden geïmplementeerd in industriële massaproductie. Ondanks de vele voordelen die PEF biedt, het kan niet alle bestaande problemen alleen oplossen, zegt Rosenboom, benadrukkend:"Onderwijs en een beter bewustzijn van hoe om te gaan met kunststoffen zullen cruciaal blijven om de toenemende milieuvervuiling een halt toe te roepen. vooruitgang in productie- en recyclingtechnologieën zal de overgang naar een duurzame samenleving vergemakkelijken".