Ein neuartiger PET-ähnlicher Kunststoff wird aus nicht essbaren Pflanzenteilen hergestellt

Forscher der École Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL in der Schweiz haben Plastik aus nicht essbaren Pflanzenteilen entwickelt, eine Universität Pressemitteilung gesagt. Dieser neue Kunststoff hat Eigenschaften wie Polyethylenterephthalat PET, ein häufig verwendeter Kunststoff, was ihn zu einem vielversprechenden Kandidaten für seinen Ersatz macht.

Die Umweltprogramm der Vereinten Nationen UNEP schätzt, dass heute weltweit jede Minute eine Million Plastikflaschen gekauft werden, während jedes Jahr weltweit fünf Billionen Plastiktüten verwendet werden"Plastisphäre" und sind bereits Teil der Fossilienfunde der gegenwärtigen geologischen Ära geworden.

Laut UNEP-Schätzungen werden 36 Prozent aller produzierten Kunststoffe für Lebensmittelverpackungen verwendet, darunter auch Einwegprodukte, von denen die meisten auf Mülldeponien landen. 98 Prozent der Einwegkunststoffprodukte werden unter Verwendung fossiler Brennstoffe hergestellt, wasbedeutet, dass die Produktion, Verwendung und Entsorgung dieser Kunststoffe alle Treibhausgasemissionen verursachen, was die Reduzierung von Kunststoffen zu einer Schlüsselkomponente im Kampf gegen Klimawandel.

Warum lieben wir Plastik so sehr?

Einer der Hauptgründe, warum Kunststoff fast überall verwendet wird, ist seine Vielseitigkeit. Von seiner Thermostabilität bis hin zu seiner Fähigkeit, mechanischen Kräften standzuhalten, kann Kunststoff wirklich die Zeit überdauern. Hinzu kommen die Vorteile der einfachen Verarbeitung und der niedrigen Kostender Herstellung ist es nicht schwer vorstellbar, warum die Verwendung von Kunststoffen in den letzten Jahrzehnten explodiert ist.

Viele Kunststoffalternativen wurden erforscht und entwickelt, aber sie haben bisher nicht alle Kriterien erfüllt, wenn es um die Vorteile herkömmlicher Kunststoffe geht. Ein Forscherteam unter der Leitung von Professor Jeremy LuterbacherAn der EPFL wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff auf Pflanzenbasis gefunden, das nicht nur die Vorteile von herkömmlichem Kunststoff hat, sondern auch auf natürliche Weise recycelt werden kann.

Wie haben die Forscher Pflanzenteile in Plastik umgewandelt?

Im Jahr 2016 machten Luterbacher und sein Team eine bahnbrechende Entdeckung, als sie feststellten, dass die Zugabe eines Aldehyds, einer organischen Verbindung, zu Pflanzenmaterial einen bestimmten Teil der Pflanze stabilisiert und den Weg für ihre Extraktion ebnet.

In kürzlich veröffentlichten Erkenntnissen hat Luterbachers Team nun den im Prozess verwendeten Aldehyd umgestellt, um einen Kunststoffvorläufer aus nicht essbaren Pflanzenteilen zu extrahieren. Anstelle von Formaldehyd, dem allgemein bekannten Aldehyd, verwendeten die Forscher Glyoxylsäure, die dann "clips 'klebrige' Gruppen auf beiden Seiten der Zuckermoleküle," sie zu Bausteinen aus Kunststoff zu machen. Mit der Technik konnten die Forscher 25 Prozent der landwirtschaftlichen Abfälle in Kunststoff umwandeln, heißt es in der Pressemitteilung.

Die Forscher haben festgestellt, dass dieser neu entwickelte Kunststoff in einem breiten Anwendungsspektrum eingesetzt werden kann, das von Textilien über Medizin bis hin zu Elektronik reicht. Die Forscher haben diesen Kunststoff zur Herstellung von Lebensmittelverpackungsfolien verwendet und ihn in Filamente umgewandelt, die verwendet werden könnenbenutzt in 3D-Druck.

„Was den Kunststoff einzigartig macht, ist das Vorhandensein der intakten Zuckerstruktur“, sagte Luterbacher in der Pressemitteilung. „Dies macht es unglaublich einfach herzustellen, weil Sie nicht modifizieren müssen, was die Natur Ihnen gibt, und einfach abzubauenweil es auf ein Molekül zurückgehen kann, das in der Natur bereits reichlich vorhanden ist."

Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlichtNatur.

Zusammenfassung:
Die Entwicklung nachhaltiger Kunststoffe aus reichlich vorhandenen erneuerbaren Rohstoffen wurde durch die Komplexität und Effizienz ihrer Herstellung sowie durch das Fehlen wettbewerbsfähiger Materialeigenschaften begrenzt. Hier demonstrieren wir die direkte Umwandlung der hemicellulosehaltigen Fraktion nicht essbarer Biomasse in aKunststoffvorläufer eines tricyclischen Diesters mit 83 % Ausbeute 95 % aus kommerzieller Xylose während der integrierten Anlagenfraktionierung mit Glyoxylsäure Schmelzpolykondensation des resultierenden Diesters mit einer Reihe von aliphatischen Diolen führte zu amorphen Polyestern M_n = 30–60 kDa mit hohen Glasübergangstemperaturen 72–100 °C, zähen mechanischen Eigenschaften Reißfestigkeiten von 63–77 MPa, Zugmodule von 2.000–2.500 MPa und Bruchdehnungen von 50–80 % und starke Gasbarrieren Sauerstofftransmissionsraten 100 µm von 11–24 cm³⁻²Tag⁻¹ Balken⁻¹ und Wasserdampfdurchlässigkeiten 100 µm von 25–36 g m⁻²Tag⁻¹, die durch Spritzgießen, Thermoformen, Doppelschneckenextrusion und dreidimensionales Drucken verarbeitet werden können.Obwohl noch standardisierte Studien zum biologischen Abbau durchgeführt werden müssen, erleichterte die inhärent abbaubare Natur dieser Materialien ihr chemisches Recycling durch Methanolyse bei 64 °C und schließlich Depolymerisation in Wasser mit Raumtemperatur.