Полиамиды на основе сахара могут спасти Землю от загрязнения пластиковой упаковкой

Пластмассы, которые являются обычной частью повседневной жизни, представляют собой серьезные экологические проблемы, в первую очередь из-за их происхождения из ископаемого топлива и проблем с их утилизацией. Новый метод использует возобновляемый ресурс, а также обеспечивает их эффективное преобразование с минимальным воздействием на окружающую среду.

Исследование, проведенное командой Джереми Лютербахера из EPFL, раскрывает новаторский подход к производству высокоэффективных пластмасс из возобновляемых ресурсов. Оно представляет новый метод создания полиамидов — класса пластмасс, отличающихся прочностью и долговечностью, наиболее известными из которых являются нейлоны, — с использованием сахарного ядра, полученного из сельскохозяйственных отходов.

«Типичным пластикам на основе ископаемых нужны ароматические группы, чтобы придать пластику жесткость, — это придает им такие эксплуатационные свойства, как твердость, прочность и устойчивость к высоким температурам, — говорит Лютербахер. — Здесь мы получаем аналогичные результаты, но для придания жесткости и эксплуатационных свойств используем сахарную структуру, которая широко распространена в природе и, как правило, совершенно нетоксичена».

Лоренц Манкер, ведущий автор исследования, и его коллеги разработали безкатализаторный процесс преобразования диметилглиоксилат-ксилозы, стабилизированного углевода, полученного непосредственно из биомассы, такой как древесина или кукурузные початки, в высококачественные полиамиды. В процессе достигается впечатляющая атомная эффективность — 97%. То есть почти весь исходный материал используется в конечном продукте, что значительно снижает количество отходов.

Полиамиды биологического происхождения обладают свойствами, которые могут конкурировать со своими ископаемыми аналогами, предлагая многообещающую альтернативу для различных применений. Более того, материалы продемонстрировали значительную устойчивость благодаря множеству циклов механической переработки, сохраняя свою целостность и производительность, что является решающим фактором для управления жизненным циклом экологически чистых материалов.

Потенциальные возможности применения этих инновационных полиамидов весьма обширны: от автомобильных деталей до потребительских товаров, и все это при значительном снижении углеродного следа. Проведенный командой технико-экономический анализ и оценка жизненного цикла показывают, что эти материалы могут быть конкурентоспособными по цене по сравнению с традиционными полиамидами, включая нейлоны (например нейлон 66), при снижении потенциала глобального потепления до 75%.

Ранее ученые исследовали гранулы из переработанного пластика, собранные в 13 странах, и обнаружили в них сотни токсичных химикатов, включая пестициды и фармацевтические препараты. В ходе исследования было обнаружено, что пластиковые гранулы, собранные с заводов по переработке пластика в 13 различных странах Африки, Южной Америки, Азии и Восточной Европы, содержат сотни химических веществ, в том числе высокотоксичные пестициды.