Een baanbrekende ontwikkeling maakt de gerichte replicatie mogelijk van de chemische structuur van lagedichtheidpolyethyleen (LDPE), een kunststof die tot nu toe moeilijk te imiteren was en een groot potentieel vertoont voor duurzame alternatieven in de kunststofindustrie.

Prof. Dr. Rhett Kempe, voorzitter van Anorganic Chemistry II – Catalyst Design, Sustainable Chemistry Center, aan de Universiteit van Bayreuth, en zijn interdisciplinaire onderzoeksteam presenteren dit materiaal in het tijdschrift Advanced Science .

"We hebben een nieuw chemisch recyclebaar, sterk vertakt polyolefinemateriaal geïntroduceerd", legt prof. Dr. Rhett Kempe uit.

Zijn team heeft zogenaamde ‘recyclingpunten’ in het nieuwe plastic ingebouwd, waar het polymeer chemisch kan worden afgebroken tot kleinere fragmenten die bij gematigde temperaturen oplosbaar zijn in organische oplosmiddelen en dus gerecycled kunnen worden. Vervolgens kunnen de componenten opnieuw worden gecombineerd, waardoor ze in een gesloten kringloop kunnen worden hergebruikt.

LDPE wordt geproduceerd in een hogedrukproces onder extreme reactieomstandigheden (bij 250°C met 2.500 tot 4.000 bar) via de vrije radicaalpolymerisatie van ethyleen. Dit energie-intensieve proces is cruciaal voor de sterk vertakte en complexe chemische structuur en de bijbehorende materiaaleigenschappen.

Tot nu toe was het erg moeilijk om deze unieke structuur te imiteren. Het nieuwe materiaal, bekend als LDPE-mimic, komt qua chemische structuur dicht in de buurt van commercieel LDPE.

"De sleutel tot succes is het gebruik van onze nieuwe katalysatoren, die gedefinieerde bouwstenen van een bepaalde grootte produceren onder overeenkomstig milde reactieomstandigheden, rond de 70 ° Celsius en een druk van twee bar. Deze kunnen vervolgens worden gecombineerd om het uiteindelijke plastic materiaal te vormen." zegt Kempe.

"Het nieuwe materiaal bestaat uit twee verschillende macromonomeren, een ruggengraat en mogelijke takken met een lange keten. De takken kunnen omkeerbaar aan de ruggengraat worden vastgemaakt en onder zure en basische omstandigheden worden gekliefd." Een macromonomeer is een verbinding die de structuur heeft van een monomeer (dat wil zeggen dat het kan combineren om een ​​groter molecuul te vormen), maar al groter is en enkele macromoleculaire eigenschappen heeft. Dit betekent dat het al een aanzienlijke omvang of complexiteit heeft, maar nog steeds het vermogen heeft om verder te verknopen of te polymeriseren.

Over het geheel genomen liggen de innovaties van het Bayreuth-werk dan ook in de combinatie van productie onder zeer milde of duurzame omstandigheden, de chemische recycleerbaarheid van het plastic en de gerichte imitatie van de chemische structuur van LDPE.

Meer informatie: Christoph Unger et al, Een recyclebaar lagedichtheidpolyethyleen met gesloten lus, Geavanceerde wetenschap (2024). DOI:10.1002/advs.202307229

Journaalinformatie: Geavanceerde wetenschap

Aangeboden door de Universiteit van Bayreuth