Ondanks de inspanningen van de industrie om te werken aan duurzaamheid, de meeste kunststoffen (of polymeren) worden nog steeds gemaakt met niet-hernieuwbare fossiele brandstoffen. Echter, onderzoekers hebben nu een economische methode gevonden om biobased acrylaatharsen te produceren. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie , laat zien hoe alle synthesestappen, van initiële bouwstenen tot polymerisatie, kan worden uitgevoerd in een enkele reactor (één pot), milieu-impact minimaliseren.

De meeste vernissen, lijmen en verven zijn gemaakt van acrylaatharsen, die polymeren zijn van acrylzuuresters en methacrylzuuresters. De grondstoffen die deze esters vormen zijn acryl- of methacrylzuur, en alcoholen. De alcoholen geven de kunststoffen eigenschappen, zoals zachtheid of hardheid, en wateropname of -afstoting.

Om deze polyacrylaten en polymethacrylaten duurzamer te maken, Christophe Thomas en zijn team van het Institut de Recherche de Chimie in Parijs, Frankrijk, gebruikte alcoholen uit biobased of natuurlijke bronnen, in plaats van fossiele bronnen. Deze omvatten plantaardige laurylalcohol, menthol, tetrahydrogeraniol (een feromoonachtige stof), vanilline, en ethyllactaat.

Naast duurzaamheid door hernieuwbare bronnen, het team streefde ook naar synthese in zo min mogelijk stappen, met andere woorden een eenpotproces. Dit betekende dat ze katalysatoren moesten vinden die geschikt waren voor verschillende stappen van het proces, en ook om alle andere synthesevoorwaarden nauwkeurig af te stemmen, zoals oplosmiddelen, concentraties, en temperaturen.

De eerste stap in dit soort synthese is de activering van acryl- of methacrylzuur. De onderzoekers konden katalysatoren identificeren uit eenvoudige zouten. Deze stoffen waren ook geschikt voor de volgende stap, de biobased alcoholen laten reageren met acryl- of methacrylzuuranhydride (een gecondenseerde vorm van de zuren) om de overeenkomstige esters te geven, die de bouwstenen zijn van het daaropvolgende polymeer.

"Deze stap van de bereiding van monomeer is zeer efficiënt en stelde ons in staat om de polymerisatie in dezelfde reactor uit te voeren, " zegt Thomas. Dus, zonder de tussenproducten te zuiveren, het team was uiteindelijk in staat om blokcopolymeren te produceren, die veel worden gebruikt bij de productie van kunststoffen, van twee of drie verschillende afzonderlijke polymeren die afzonderlijk worden geproduceerd.

De biobased plastics van het team hadden een aantal gunstige eigenschappen, afhankelijk van de monomeren waaruit ze bestaan. Bijvoorbeeld, de hars geproduceerd met een melkzuurzijketen (poly(ELMA)) was hard en broos, terwijl degene geproduceerd met de meer flexibele tetrahydrogeraniolzijketen (poly(THGA)) plooibaar was bij kamertemperatuur. De auteurs benadrukken de vele mogelijkheden die er zijn dankzij de grote verscheidenheid aan biobased alcoholen die ze tot hun beschikking hebben.

Afgezien van de veelzijdigheid van de aanpak van het team, hun eenpotssynthese helpt ook om de ecologische voetafdruk te verkleinen. Aangezien opwerkoplosmiddelen een groot deel van de E-factor uitmaken, of milieu-impact, van kunststofsynthese, Eenpotsprocessen zonder opwerking verminderen deze factor uiteraard sterk. Hun meest succesvolle synthese verminderde de E-factor met driekwart, het belang van dit onderzoek aantonen.