Дослідники створили придатну для вторинної переробки біологічну альтернативу термореактивним пластикам із використанням дигідрофурану (DHF). Дослідники Корнельського університету розробили альтернативу термореактивним пластмасам, які придатні для повторної переробки, — довговічному класу матеріалів, які зазвичай використовуються в автомобільних шинах, замінних тазостегнових суглобах і кулях для боулінгу.
Реактопласти характеризуються структурою зшитого полімеру, що забезпечує виняткову міцність і довговічність. Однак ця сама структура унеможливила повторну переробку традиційних реактопластів на нафтохімічній основі, на які припадає від 15% до 20% усіх вироблених полімерів.
«Наразі нульовий відсоток термореактивних матеріалів у світі переробляється – вони або спалюються, або викидаються на звалища», – сказав Бретт Форс, професор хімії та хімічної біології Корнельського університету.
Біологічне рішення, яке можна переробити
Лабораторія Fors вирішила цю екологічну проблему, створивши альтернативу, виготовлену з біоматеріалу, який має довговічність і пластичність зшитого реактопласта, але його можна легко переробити та деградувати.
«Увесь процес, від створення до повторного використання, є більш екологічним, ніж сучасні матеріали», — сказав Рейган Дрейлінг, докторант у галузі хімії та перший автор статті, опублікованої в Nature.
Група Fors вивчає дигідрофуран (ДГФ), мономер або хімічний будівельний блок, який можна виготовити з біологічних матеріалів і який може в кінцевому підсумку конкурувати з сировиною на основі нафти.
Як працює новий матеріал
Dreiling використовував DHF, кільцевий мономер із подвійним зв’язком, як будівельний блок для двох послідовних полімеризацій, друга з яких призводить до зшитого полімеру, який можна переробити за допомогою нагрівання та розкладатися природним чином у навколишньому середовищі.
Реактопласти DHF демонструють властивості, порівняні з комерційними реактопластами, включаючи поліуретан високої щільності (наприклад, використовується в електронних приладах, упаковці та взутті) і етиленпропіленовий каучук (використовується в садових шлангах і автомобільних захисних зачистках).
На відміну від сучасних нафтохімічних реактопластів, матеріали на основі DHF пропонують циркулярну економію використання, сказав Форс. Цей матеріал, що піддається хімічній переробці, можна перетворити на мономер для будівельних блоків і використовувати знову з нуля. І коли частина матеріалу неминуче витікає в навколишнє середовище, ці матеріали з часом розкладаються на безпечні компоненти.
Дослідники працюють над застосуванням, зокрема над тим, щоб зробити матеріал на основі DHF корисним для 3D-друку. Вони також експериментують, щоб розширити властивості за допомогою додаткових мономерів.
«Ми витратили 100 років, намагаючись створити полімери, які триватимуть вічно, і ми зрозуміли, що насправді це не дуже добре», — сказав Форс. «Тепер ми створюємо полімери, які не тривають вічно, які можуть руйнуватися в навколишньому середовищі».
