Het gebruik van uit biomassa afgeleide kunststoffen is een van de belangrijkste zorgen om een ​​duurzame samenleving tot stand te brengen, dat is opgenomen als een van de Sustainable Development Goals. Echter, het gebruik van de meeste van de van biomassa afgeleide kunststoffen is beperkt vanwege hun lage hittebestendigheid. Gezamenlijk onderzoek tussen JAIST en U-Tokyo heeft met succes de wit-biotechnologische omzetting van cellulosehoudende biomassa in de aromatische polymeren ontwikkeld met de hoogste thermodegradatie van alle plastics die ooit zijn gerapporteerd.

Het ontwikkelen van nieuwe energie-efficiënte materialen met behulp van biomassa is een grens om een ​​duurzame omgeving tot stand te brengen. Lichtgewicht kunststof geproduceerd uit hernieuwbare biomassa zijn voorwaarden voor het ontwikkelen van een circulaire economie. Echter, momenteel beschikbare bioplastics zijn meestal alifatisch (bijv. PLA, PHA, PA11, enz.) en bestaat dus uit een slechte thermostabiliteit, die hun verdere toepassingen beperkt. Op aromatische ruggengraat gebaseerde polymeren worden algemeen beschouwd vanwege hun hoge hittebestendigheid (bijv. Zylon, celazol, Kapton, enz.), maar het ontwikkelen van aromatische heterocyclische monomeren uit biomassa is zeldzaam vanwege de moeilijkheid om hun structuur te beheersen.

Twee specifieke aromatische moleculen, 3-amino-4-hydroxybenzoëzuur (AHBA) en 4-aminobenzoëzuur (ABA) werden geproduceerd uit kraftpulp, een oneetbare cellulose-grondstof door Prof. Ohnishi en zijn onderzoeksteam in U-Tokyo. Recombinante micro-organismen verhoogden selectief de productiviteit van de aromatische monomeren en remden de vorming van de bijproducten. Prof. Kaneko en zijn onderzoeksteam in JAIST hebben AHBA chemisch omgezet in 3, 4-diaminobenzoëzuur (DABA); die vervolgens werd gepolymeriseerd tot poly (2, 5-benzimidazool) (ABPBI) via polycondensatie en verwerkt tot hittebestendige film. Ook, het opnemen van een zeer kleine hoeveelheid ABA met DABA verhoogt dramatisch de hittebestendigheid van het resulterende copolymeer en de verwerkte filmattributen tot het hoogste thermostabiele plastic dat ooit is geregistreerd (Figuur 1). Berekeningen van de dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT) bevestigden dat de kleine ABA-opname de waterstofbinding tussen imidazolen tussen de ketens versterkte, hoewel herhalingen van π-geconjugeerde benzeen/heterocyclische verbindingen al ongeveer 40 jaar als de meest ideale thermoresistente kunststoffen worden beschouwd.

Organische kunststof superieur in thermostabiliteit (meer dan 740 °C), is ontwikkeld uit oneetbare biomassagrondstoffen zonder gebruik van zware anorganische vulstoffen en dus lichtgewicht van aard. Een dergelijk innovatief moleculair ontwerp van ultrahoge thermoweerstandspolymeren door -conjugatie te beheersen, kan bijdragen aan het tot stand brengen van een duurzame koolstofnegatieve samenleving, en energiebesparing door gewichtsbesparing.