Veel bedrijven werken aan materialen die net zo licht en bestendig zijn als plastic, maar tegelijkertijd volledig biologisch afbreekbaar. Wat als ze gemaakt zouden kunnen worden van... afval? Een modern, ecologische (afvalvrij - de omzetting van grondstof in product bereikt 100%) en economische (vereist geen hoge temperaturen of dure katalysatoren) methode om organische monomeren te verkrijgen bij de IPC PAS.

Het is moeilijk om onze moderne wereld voor te stellen zonder plastic, maar het plastic dat we vandaag kennen, vormt ook een grote bedreiging. Het komt voor in praktisch alle uithoeken van de aarde - het is zowel in de diepten van de Marianentrog als op de Mount Everest te vinden. Elk van ons, op de een of andere manier, verbruikt elke week 5 gram plastic - dat is genoeg voor een creditcard - en dit zijn geen verbindingen die neutraal zijn voor onze gezondheid.

Maar wat als we erin zouden slagen om plastic te vervangen door een materiaal dat even licht is, even resistent en tegelijkertijd volledig biologisch afbreekbaar? Dit is het idee dat een team van wetenschappers van het Instituut voor Fysische Chemie van de Poolse Academie van Wetenschappen (IPC PAS), onder leiding van professor Juan Colmenares, aan werkt. Ze hebben een algemeen product genomen - hydroxymethylfurfural (HMF) - dat op industriële schaal wordt verkregen door de zure hydrolyse van verkregen suikers, onder andere, van cellulose, lignine of inuline. Ze hebben er aldehyde van gemaakt, 2, 5-diformylfurfural (DFF), een samenstelling die toepassing vindt in zoveel bedrijfstakken dat het meerdere regels zou kosten om ze allemaal op te sommen. Het kan worden gebruikt om medicijnen te produceren, cosmetica, geuren, chemische middelen, brandstoffen, maar vooral milieuvriendelijk plastic. "We willen dat het mogelijk is om PET's te vervangen door iets dat binnen een paar maanden of hooguit een paar jaar vergaat, " legt professor Colmenares uit. "De kunststoffen van vandaag, gemaakt van aardolie, bevatten ftalaten en andere weekmakers - een soort "soep" van organische en zelfs anorganische verbindingen - en geen enkele bacterie of schimmel op zichzelf kan ze afbreken. Daarom blijven ze zo lang in de bossen en zeeën. Materialen geproduceerd op basis van DFF bevatten furanen—suikers, en wat uit de natuur komt, wordt door de natuur beter opgevangen, " legt de professor uit. "Er zijn al tests geweest met dergelijke polymeren. Ze worden afgebroken tot monomeren die op suikers lijken. En suikers zijn een smakelijke traktatie voor veel micro-organismen. Zelfs als een fles van dit soort plastic in het bos wordt gegooid, het zal veel sneller ontleden dan conventionele polymeren, uiterlijk na een paar jaar."

Het is niet het product zelf (DFF) dat hier nieuw is, maar de methode om het te verkrijgen, beschreven in een paper gepubliceerd in Toegepaste kat. B . Tot nu, hoge temperaturen (in de orde van 100-150 graden C) en ingewikkelde technologie nodig waren, wat betekende dat, hoewel ecologisch, het kon niet concurreren met aardolieproducten. Het team van professor Colmenares heeft alleen een doos nodig die ze zelf produceren:een fotoreactor, een lamp (momenteel is dit een LED-lamp die bijna UV uitstraalt - 375 nm, maar uiteindelijk moet de energie gewoon door de zon worden geleverd) en een katalysator:mangaandioxide-nanodraden. "Deze zijn lang en zeer, erg dun, en hun structuur verhoogt de absorptie van licht. Door de unieke thermo-fotokatalytische eigenschappen van mangaandioxide, de nanostaafjes hebben een veel groter contactoppervlak met de deeltjes van het uitgangsmateriaal en kunnen deze beter activeren. Dus, vrijwel alle HMF verandert in DFF. 100%!", vertelt de professor enthousiast. "Het is een afvalvrije methode, zonder toevoeging van zuurstof of extra verbindingen (bijv. waterstofperoxide H ₂ O ₂ ). De zuurstof in de lucht is voldoende om het zuivere monomeer te verkrijgen dat nodig is voor de productie van lineaire polymeren en ... bijvoorbeeld flessen zoals deze. Zelfs de nanostaafjes kunnen vele malen worden hergebruikt als fotokatalysator, omdat de DFF ze niet vernietigt, het geeft geen mangaan 2+ en 4+ ionen vrij, dus bovendien het hoeft niet te worden gezuiverd. De benodigde voorwaarden zijn kamertemperatuur en atmosferische druk. Tegelijkertijd, er wordt een zeer goedkoop en gangbaar materiaal gebruikt (mangaanoxide is geen platina, goud of zilver), en de productiemethode is eenvoudig. Ze slaan gewoon neer en het enige dat u hoeft te doen, is de juiste omstandigheden te selecteren om het proces efficiënt te laten verlopen. " zegt professor Colmenares, beschrijving van de uitvinding. "Momenteel worden we beperkt door de capaciteit van de reactor, maar als we het veranderen in een stroomreactor, we zullen in staat zijn om de productie sterk te verhogen. En, natuurlijk, het verkrijgen van een octrooi, " hij voegt toe.

Maar zal zo'n snel vergaand plastic niet te snel afbreken? Voordat, bijvoorbeeld, we erin slagen om het sap te drinken dat erin wordt gegoten? "Nee, " lacht de professor, "In de praktijk duurt het een paar jaar om te ontbinden, maar zelfs als de reactie sneller zou plaatsvinden, de gebruiker zou hoogstens een beetje "goed" plastic drinken. Een die onschadelijk is voor het lichaam. Over het algemeen wordt het gewoon afgebroken door onze darmbacteriën en hun enzymen."

In aanvulling, de methode die is ontwikkeld door het team onder leiding van professor Colmenares maakt gebruik van afval. Iets dat anders in rivieren zou belanden, het water vervuilen, of een hoge mate van zuivering zou vereisen, zoals nu het geval is met het afval van de papierindustrie. "Momenteel, dergelijk afval kan worden getransformeerd of omgezet, bijvoorbeeld, in bio-ethanol, of het kan worden verbrand om energie te leveren voor de productie, maar als het beter kan worden gebruikt, dit zou geweldig zijn. In ieder geval, er is genoeg rommel voor alles. En als zou worden aangetoond dat er geld in zit, veel mensen zouden onmiddellijk worden gevonden om het op te ruimen, ’ zegt de hoogleraar.

Polen is, bijvoorbeeld, een grote producent van appels en sap, maar weten we wat er gebeurt met al die appelschillen en al die afvalproducten? Weinig, hoewel we elk jaar honderden tonnen "produceren". "Het wordt in de afvalverwerking gegoten, het vervuilt het water, neemt zuurstof op, en dan is het einde van al het waterleven, maakt de professor zich zorgen. het bevat alle suiker, pectine en levulineverbindingen waaruit zelfs medicijnen kunnen worden gemaakt, " legt hij uit. Je kunt zeer wenselijke verbindingen maken van iets dat niet is gemaakt van olie of steenkool, maar van afval. Dit is "hoe je van niets iets kunt maken".