Nu onthult een onderzoek onder leiding van het team van Jeremy Luterbacher bij EPFL een baanbrekende aanpak voor de productie van hoogwaardige kunststoffen uit hernieuwbare bronnen. Het onderzoek, gepubliceerd in Nature Sustainability , introduceert een nieuwe methode voor het maken van polyamiden – een klasse kunststoffen die bekend staan ​​om hun sterkte en duurzaamheid, waarvan nylons de bekendste zijn – met behulp van een suikerkern afkomstig uit landbouwafval.

De nieuwe methode maakt gebruik van een hernieuwbare hulpbron en realiseert deze transformatie ook efficiënt en met minimale gevolgen voor het milieu.

"Typische kunststoffen op fossiele basis hebben aromatische groepen nodig om hun kunststoffen stijfheid te geven - dit geeft ze prestatie-eigenschappen zoals hardheid, sterkte en weerstand tegen hoge temperaturen", zegt Luterbacher. "Hier krijgen we vergelijkbare resultaten, maar gebruiken we een suikerstructuur, die alomtegenwoordig van aard is en over het algemeen volledig niet-giftig is, om stijfheid en prestatie-eigenschappen te bieden."

Lorenz Manker, de hoofdauteur van het onderzoek, en zijn collega's ontwikkelden een katalysatorvrij proces om dimethylglyoxylaatxylose, een gestabiliseerd koolhydraat dat rechtstreeks uit biomassa zoals hout of maïskolven wordt gemaakt, om te zetten in hoogwaardige polyamiden. Het proces bereikt een indrukwekkende atoomefficiëntie van 97%, wat betekent dat bijna al het uitgangsmateriaal wordt gebruikt in het eindproduct, waardoor de hoeveelheid afval drastisch wordt verminderd.

De biobased polyamiden vertonen eigenschappen die kunnen concurreren met hun fossiele tegenhangers en bieden daarmee een veelbelovend alternatief voor diverse toepassingen. Bovendien vertoonden de materialen een aanzienlijke veerkracht dankzij meerdere cycli van mechanische recycling, waarbij hun integriteit en prestaties behouden bleven, wat een cruciale factor is voor het beheer van de levenscyclus van duurzame materialen.

De potentiële toepassingen voor deze innovatieve polyamiden zijn enorm, variërend van auto-onderdelen tot consumptiegoederen, allemaal met een aanzienlijk kleinere ecologische voetafdruk. De techno-economische analyse en levenscyclusanalyse van het team suggereren dat deze materialen concurrerend geprijsd zouden kunnen zijn ten opzichte van traditionele polyamiden, inclusief nylons (bijvoorbeeld nylon 66), met een vermindering van het broeikaseffect tot wel 75%.

Meer informatie: Lorenz P. Manker et al, Prestatiepolyamiden gebouwd op een duurzame koolhydraatkern, Natuurduurzaamheid (2024). DOI:10.1038/s41893-024-01298-7

Aangeboden door Ecole Polytechnique Federale de Lausanne