Een maand geleden verbood de Europese Unie glitter. Deze actie maakte deel uit van een inspanning die tot doel heeft de aanwezigheid van microplastics in ons milieu met 30% te verminderen. Plastic afval is een ernstig probleem voor onze ecosystemen, en de drang naar het recyclen van plastic heeft in het algemeen veel aandacht gekregen als mogelijke oplossing.

“Circulaire processen voor kunststoffen vertegenwoordigen manieren om chemische grondstoffen idealiter keer op keer te recyclen, waardoor ze in grote mate bijdragen aan de duurzaamheid, waarbij onnodige ophoping van plastic afval en de mogelijke vorming van microplastics in onze ecosystemen worden vermeden”, legt prof. Arjan W. Kleij, groepsleider, uit. aan het Instituut voor Chemisch Onderzoek van Catalonië (ICIQ-CERCA).

Alle kunststoffen zijn voornamelijk gemaakt van polymeren, macromoleculen die zijn samengesteld door de vereniging van vele kleine moleculen die monomeren worden genoemd. Net als bij een constructiespel zou het ideale plasticrecyclingproces de gecontroleerde afbraak van deze polymeren tot kleinere producten en de herpolymerisatie ervan tot functionele kunststoffen zijn.

Onderzoekers van ICIQ beschrijven nu een circulair proces voor het depolymeriseren en repolymeriseren van polycarbonaten, een groep kunststoffen die vaak worden gebruikt in medische toepassingen als chirurgische instrumenten, in de bouw en constructie als alternatief voor glas, en in de auto-industrie om de efficiëntie van voertuigen te verbeteren door het gewicht te verminderen.

Het onderzoek, geleid door groepsleiders prof. Arjan W. Kleij en prof. Carles Bo, in samenwerking met dr. Fernando Bravo, manager van de afdeling Knowledge and Technology Transfer (KTT), richt zich op het gebruik van TBD (triazabicyclodecene), een multi-task katalysator, om dit circulaire proces voor een biobased polycarbonaat te promoten.

"De cyclus van polycarbonaatproductie, afbraak naar een cyclisch carbonaatmonomeer en herpolymerisatie om het polycarbonaat te regenereren met behulp van dezelfde katalysator, zowel bij de afbraak als bij de recycling, kan bijdragen aan een duurzamere circulaire economie, waarbij minder chemicaliën betrokken zijn. " geeft Dr. Fernando Bravo aan.

Het biobased polymeer dat in dit onderzoek wordt gebruikt, wordt gevormd door monomeren van limoneen en koolstofdioxide, waarbij de eerstgenoemde verbinding wordt geëxtraheerd uit de schil van citrusvruchten en in grote hoeveelheden beschikbaar is in de voedingsmiddelenindustrie. Poly(limoneencarbonaat), afgekort tot PLC, heeft een extreem lage biologische afbreekbaarheid, maar chemische afbraak kan, net als de katalytische aanpak die in deze samenwerking wordt gepresenteerd, het afbraakproces versnellen, waardoor het een potentieel aantrekkelijk proces wordt voor commerciële exploitatie.

Deze zomer presenteerde ICIQ een patent voor het gebruik van het limoneenpolycarbonaat voor lijm- en coatingtoepassingen als alternatief voor op olie gebaseerde materialen. Deze polymeerontwikkeling wordt nu verder aangevuld door de huidige ontdekking, die het potentieel van PLC aantoont als circulair materiaal om kunststoffen te genereren die gemakkelijk kunnen worden gerecycled onder praktische omstandigheden.

Dit artikel, gepubliceerd in Angewandte Chemie International Edition , is een uitstekende samenwerking tussen het experimentele onderzoek gedaan in de groep van prof. Kleij, computationeel werk in de groep van prof. Bo, en de polymeerontwikkelingsactiviteiten in de ICIQ KTT-afdeling, geleid door dr. Bravo, die industrieel relevante uitvindingen valoriseert .

Prof. Bo voegt hieraan toe:“Samenwerking tussen interdisciplinaire groepen is van het grootste belang voor onderzoek, zoals benadrukt in dit artikel. Deze wisselwerking tussen experimenten en theorie maakt de integratie van diverse kennis en benaderingen mogelijk, waardoor een meer alomvattende en innovatieve aanpak van problemen mogelijk wordt. kan een dieper inzicht in de uitdagingen worden verkregen, wat leidt tot de ontwikkeling van effectievere oplossingen."

Meer informatie: David H. Lamparelli et al., Bicyclisch guanidine bevordert mechanisch uiteenlopende depolymerisatie en recycling van een biogebaseerd polycarbonaat, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202314659

Journaalinformatie: Angewandte Chemie Internationale Editie

Aangeboden door het Instituut voor Chemisch Onderzoek van Catalonië