ساخت پلاستیک با قابلیت تجزیه پذیری بالا

پلی اتیلن ماده اولیه پلاستیک، به دلیل بسیاری از خواص مفید خود شناخته شده است، اما عدم قابلیت تجزیه پذیری زیستی آن یک چالش بوده است.

به گزارش تکناک، تیمی از محققان اکنون این مشکل را با ایجاد پلاستیکی که دارای خواص ترموپلاستیک اما زیست تخریب پذیر است، حل کرده اند.

ماده جدید یک پلی استر نیمه کریستالی است که می تواند از طریق فرآیندهای شیمیایی یا بیولوژیکی خفیف به اجزای اصلی خود تجزیه کامل شود. نتایج این تحقیق اخیراً در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است.

پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE) یک ماده قوی و بادوام است. این ماده خاصیت گرمانرم خود را مدیون ساختار داخلی زنجیره های مولکولی خود است که به صورت کریستالی قرار گرفته اند و به دلیل نیروهای واندروالس کشش بیشتری دارند. زنجیره های مولکولی نیز هیدروکربن های خالص هستند.

ترکیب بلورینگی و محتوای هیدروکربن به این معنی است که میکروارگانیسم‌هایی که ممکن است قادر به تجزیه پلاستیک باشند، نمی‌توانند به زنجیره‌ها برای شکستن آن‌ها دسترسی پیدا کنند.

گروه تحقیقاتی استفان مکینگ و همکارانش، در دانشگاه کنستانز، آلمان، اکنون پلی استری ساخته اند که بلورینگی مشابه HDPE دارد و همچنین خواص مکانیکی مفید خود را حفظ می کند. بر خلاف پلی اتیلن، پلی استرها همچنین حاوی گروه های عاملی هستند که از نظر تئوری می توانند از نظر شیمیایی یا آنزیمی تجزیه شوند. با این حال، در شرایط عادی، هر چه پلی استر کریستالی تر باشد (یعنی هر چه بیشتر به HDPE شباهت داشته باشد)، به راحتی می توان آن را زیست تخریب کرد.

استفان مکینگ توضیح می دهد: بنابراین، تیم به طور قابل درک از اینکه پلی استر کریستالی آنها با چه سرعتی در معرض آنزیم ها تجزیه می شود شگفت زده شد. ما تجزیه را با آنزیم‌های طبیعی آزمایش کردیم، و سرعت آن سریع‌تر از مواد مرجع بود. مکینگ ادامه می‌دهد این فقط محلول های آنزیمی نبودند که مواد را تجزیه می کردند میکروارگانیسم های خاک همچنین قادر به کمپوست کامل پلی استر بودند.

اما چه چیزی این پلی استر را بسیار زیست تخریب پذیر می کند؟ این تیم توانست نقش قابل توجه اتیلن گلیکول، یکی از بلوک های سازنده پلی استر را شناسایی کند. مکینگ می افزاید: مکینگ می افزاید: این بلوک ساختمانی واقعاً در پلی استرها رایج است. نقطه ذوب بالایی به شما می دهد، اما تجزیه پذیری در این مواد پلی اتیلن مانند را نیز افزایش می دهد.

به دلیل تجزیه پذیری شیمیایی و بیولوژیکی خوب، همراه با خواص مکانیکی مناسب، پلی استر جدید می تواند به عنوان یک ماده ترموپلاستیک قابل بازیافت با حداقل اثرات زیست محیطی کاربرد داشته باشد.

مکینگ می افزاید: هدف نهایی بازیافت شیمیایی به صورت حلقه بسته تجزیه پلاستیک به مواد خام و تولید پلاستیک های جدید است. مزیت اصلی پلاستیک این تیم این است که، می توانند تجزیه زیستی شوند و هیچ تاثیر ماندگاری بر محیط زیست به جای نمی گذارند.