Een methode om een ​​veelgebruikt weggegooid plastic om te zetten in een hars dat wordt gebruikt bij 3D-printen, zou kunnen leiden tot een beter gebruik van plastic afval.

Een team van onderzoekers van de Washington State University ontwikkelde een eenvoudige en efficiënte manier om polymelkzuur (PLA), een biobased plastic dat wordt gebruikt in producten zoals filament, plastic zilverwerk en voedselverpakkingen, om te zetten in een hoogwaardige hars.

"We hebben een manier gevonden om dit onmiddellijk om te zetten in iets dat sterker en beter is, en we hopen dat dit mensen de stimulans zal geven om dit spul te upcyclen in plaats van het gewoon weg te gooien", zegt Yu-Chung Chang, een postdoctoraal onderzoeker aan de WSU School van Mechanical and Materials Engineering en een co-corresponderende auteur op het werk. "We hebben sterkere materialen gemaakt, rechtstreeks uit afval. We denken dat dit een geweldige kans kan zijn."

Jaarlijks wordt ongeveer 300.000 ton PLA geproduceerd en het gebruik ervan neemt dramatisch toe.

Hoewel het biogebaseerd is, gaat PLA, dat is gecategoriseerd als een nummer zeven plastic, niet gemakkelijk af. Het kan een jaar lang in zoet of zout water drijven zonder te verslechteren. Het wordt ook zelden gerecycled omdat het, net als veel andere kunststoffen, wanneer het wordt gesmolten en opnieuw gevormd, niet zo goed presteert als de originele versie en minder waardevol wordt.

"Het is biologisch afbreekbaar en composteerbaar, maar als je er eenmaal naar kijkt, blijkt dat het tot 100 jaar kan duren voordat het op een stortplaats is afgebroken", zei Chang. "In werkelijkheid zorgt het nog steeds voor veel vervuiling. We willen ervoor zorgen dat wanneer we PLA gaan produceren op de schaal van een miljoen ton, we weten hoe we ermee moeten omgaan."

In hun studie, gepubliceerd in het tijdschrift, Green Chemistry , ontwikkelden de onderzoekers, onder leiding van professor Jinwen Zhang van de School of Mechanical and Materials Engineering, een snelle en katalysatorvrije methode om PLA te recyclen, waarbij de lange keten van moleculen wordt afgebroken tot eenvoudige monomeren - de bouwstenen voor veel kunststoffen. Het hele chemische proces kan bij milde temperaturen in ongeveer twee dagen worden uitgevoerd. De chemische stof die ze gebruikten om het PLA af te breken, aminoethanol, is ook niet duur.

"Als je een Lego-kasteel wilt ombouwen tot een auto, moet je het steen voor steen afbreken", zei Chang. "Dat hebben we gedaan. De amino-ethanol sneed het PLA met precisie terug tot een monomeer, en als het eenmaal terug is tot een monomeer, is de sky the limit omdat je het opnieuw kunt polymeriseren tot iets sterkers."

Nadat het PLA was afgebroken tot zijn basisbouwstenen, bouwden de onderzoekers het plastic opnieuw en creëerden een soort foto-uithardbare vloeibare hars die vaak wordt gebruikt als "inkt" voor 3D-printers. Toen het in een 3D-printer werd gebruikt en tot plastic stukjes werd uitgehard, vertoonde het product gelijke of betere mechanische en thermische eigenschappen dan in de handel verkrijgbare harsen.

Terwijl de onderzoekers zich voor het onderzoek concentreerden op PLA, hopen ze het werk toe te passen op polyethyleentereftalaat (PET), dat vaker voorkomt dan PLA, een vergelijkbare chemische structuur heeft en een groter afvalprobleem oplevert.

Ze hebben een voorlopig patent aangevraagd en werken aan een verdere optimalisatie van het proces. De onderzoekers onderzoeken ook andere toepassingen van de upcycling-methode. + Verder verkennen

Een manier om polystyreen te recyclen tot waardevollere producten