Новый, более прочный и пригодный для вторичной переработки пластик

Разработан биоразлагаемый полиэстер, свойства которого сравнимы со свойствами полиэтилена высокой плотности.

Полиэтилен известен своими многочисленными полезными свойствами, но его недостаточная способность к биологическому разложению была проблемой. Тем не менее, команда исследователей теперь решила эту проблему, создав пластик, который обладает термопластичными свойствами, аналогичными полиэтилену, но также поддается биологическому разложению. Новый материал представляет собой полукристаллический полиэстер, который может полностью распадаться на исходные компоненты в результате мягких химических или биологических процессов, как описано в исследовании команды, недавно опубликованном в журнале Angewandte Chemie.

Полиэтилен высокой плотности (HDPE) является особенно прочным и долговечным материалом. Своими термопластичными свойствами он обязан внутренней структуре своих молекулярных цепей, которые расположены кристаллическим образом с дополнительным притяжением за счет сил Ван-дер-Ваальса. Молекулярные цепочки также представляют собой чистые углеводороды. Сочетание кристалличности и содержания углеводородов означает, что микроорганизмы, которые могут разлагать пластик, не могут получить доступ к цепочкам, чтобы разрушить их.

Исследовательская группа Штефана Мекинга и его коллег из Университета Констанца, Германия, в настоящее время разработала полиэфир, который имеет кристалличность, аналогичную HDPE, а также сохраняет свои полезные механические свойства. В отличие от полиэтилена, полиэфиры также содержат функциональные группы, которые теоретически могут разлагаться химическим или ферментативным путем. Однако при нормальных обстоятельствах, чем более кристаллическим является полиэфир (т.Е. Чем Более похож на HDPE), тем менее легко он поддается биологическому разложению.

Поэтому команда была по понятным причинам удивлена тем, как быстро их кристаллический полиэфир разлагается под воздействием ферментов. “Мы протестировали разложение с помощью природных ферментов, и оно было на порядок быстрее, чем с нашим эталонным материалом”, - объясняет Мекинг. Материал разлагался не только ферментативными растворами: почвенные микроорганизмы также могли полностью компостировать полиэстер.

Но что делает этот полиэстер таким исключительно биоразлагаемым? Команда смогла определить значительный вклад этиленгликоля, одного из строительных блоков полиэстера. Мекинг добавляет: “Этот строительный блок на самом деле очень распространен в полиэфирах. Он обеспечивает высокую температуру плавления, но также повышает разлагаемость этих полиэтиленоподобных материалов ”.

Благодаря хорошей химической и биологической разлагаемости, а также механическим свойствам, новый полиэстер может найти применение в качестве перерабатываемого термопластичного материала с минимальным воздействием на окружающую среду. Конечная цель - химическая переработка с замкнутым циклом, позволяющая перерабатывать пластик в сырье и производить новые пластмассы, добавляет Мекинг. Дополнительным преимуществом пластика команды является то, что, если какие-либо материалы попадают в окружающую среду, несмотря на этот замкнутый цикл, они могут разлагаться и не оказывать длительного воздействия.