Polyurethanen, een soort kunststof, zijn bijna overal - in schoenen, kleren, koelkasten en bouwmaterialen. Maar deze zeer veelzijdige materialen kunnen een groot nadeel hebben. Afgeleid van ruwe olie, giftig om te synthetiseren, en langzaam afbreken, conventionele polyurethanen zijn niet milieuvriendelijk. Vandaag, onderzoekers discussiëren over het bedenken van wat volgens hen een veiliger, biologisch afbreekbaar alternatief afgeleid van visafval-koppen, botten, huid en ingewanden - die anders waarschijnlijk zou worden weggegooid.

De onderzoekers presenteren hun resultaten vandaag op de voorjaarsbijeenkomst van de American Chemical Society (ACS).

Indien succesvol ontwikkeld, een polyurethaan op basis van visolie kan helpen tegemoet te komen aan de enorme behoefte aan duurzamere kunststoffen, zegt Francesca Kerton, doctoraat, hoofdonderzoeker van het project. "Het is belangrijk dat we met een end-of-life plan beginnen met het ontwerpen van kunststoffen, of het nu chemische afbraak is die het materiaal verandert in koolstofdioxide en water, of recycling en hergebruik."

Om het nieuwe materiaal te maken, Kertons team begon met olie gewonnen uit de overblijfselen van Atlantische zalm, nadat de vissen waren klaargemaakt voor verkoop aan consumenten. "Ik vind het interessant hoe we iets nuttigs kunnen maken, iets dat zelfs de manier waarop plastic wordt gemaakt kan veranderen, van het afval dat mensen gewoon weggooien, " zegt Mikhailey Wheeler, een afgestudeerde student die het werk presenteert op de bijeenkomst. Zowel Kerton als Wheeler zijn verbonden aan de Memorial University of Newfoundland (Canada).

De conventionele methode voor het produceren van polyurethanen brengt een aantal milieu- en veiligheidsproblemen met zich mee. Het vereist ruwe olie, een niet-hernieuwbare hulpbron, en fosgeen, een kleurloos en zeer giftig gas. De synthese genereert isocyanaten, krachtige irriterende stoffen voor de luchtwegen, en het eindproduct breekt niet gemakkelijk af in het milieu. Door de beperkte biologische afbraak die wel optreedt, kunnen kankerverwekkende stoffen vrijkomen. In de tussentijd, de vraag naar groenere alternatieven groeit. Eerder, anderen hebben nieuwe polyurethanen ontwikkeld met behulp van plantaardige oliën om aardolie te vervangen. Echter, ook deze hebben een nadeel:de gewassen, vaak sojabonen, die de olie produceren, hebben land nodig dat anders zou kunnen worden gebruikt om voedsel te verbouwen.

Overgebleven vis vond Kerton een veelbelovend alternatief. De zalmkweek is een belangrijke industrie voor de kust van Newfoundland, waar haar universiteit is gevestigd. Nadat de vis is verwerkt, overgebleven onderdelen worden vaak weggegooid, maar soms wordt er olie uit gewonnen. Kerton en haar collega's ontwikkelden een proces om deze visolie om te zetten in een polyurethaanachtig polymeer. Eerst, ze voegen op gecontroleerde wijze zuurstof toe aan de onverzadigde olie om epoxiden te vormen, moleculen vergelijkbaar met die in epoxyhars. Na reactie van deze epoxiden met kooldioxide, ze verbinden de resulterende moleculen samen met stikstofhoudende aminen om het nieuwe materiaal te vormen.

Maar ruikt het plastic naar vis? "Als we het proces starten met de visolie, er is een vage soort visgeur, maar als we door de stappen gaan, die geur verdwijnt, ' zegt Kerton.

Kerton en haar team beschreven deze methode afgelopen augustus in een paper, en sinds toen, Wheeler heeft het aangepast. Ze heeft onlangs enig succes gehad met het verwisselen van de amine voor aminozuren, wat de betrokken chemie vereenvoudigt. En terwijl de amine die ze eerder gebruikten afkomstig moest zijn van cashewnotenschillen, de aminozuren bestaan ​​al in de natuur. De voorlopige resultaten van Wheeler suggereren dat histidine en asparagine de amine zouden kunnen vervangen door de componenten van het polymeer aan elkaar te koppelen.

Bij andere experimenten ze zijn begonnen te onderzoeken hoe gemakkelijk het nieuwe materiaal waarschijnlijk zou afbreken als de levensduur voorbij is. Wheeler heeft stukjes ervan in water geweekt, en om de degradatie voor sommige stukken te versnellen, ze voegde lipase toe, een enzym dat in staat is om vetten zoals die in de visolie af te breken. Onder een microscoop, later zag ze microbiële groei op alle monsters, zelfs degenen die in gewoon water waren geweest, een bemoedigend teken dat het nieuwe materiaal gemakkelijk biologisch kan worden afgebroken, zegt Wheeler.

Kerton en Wheeler zijn van plan om door te gaan met het testen van de effecten van het gebruik van een aminozuur in de synthese en om te bestuderen hoe vatbaar het materiaal is voor de microbiële groei die de afbraak ervan zou kunnen versnellen. Ze zijn ook van plan om de fysieke eigenschappen ervan te bestuderen om te zien hoe het mogelijk kan worden gebruikt in toepassingen in de echte wereld, zoals in verpakkingen of vezels voor kleding.