PEF-bioplast skulle kunna lösa några av de problem som PET orsakar. Den utdragna och energikrävande produktionsprocessen har hittills förhindrat massproduktion. Forskare från ETH Zürich har nu utvecklat en metod som äntligen kan göra PEF säljbar.

Problemet med plast är på allas läppar. Varje år, cirka 50 miljoner ton enbart polyetylentereftalat (PET) produceras, och trenden stiger. Eftersom återvinning vanligtvis är kostnadskrävande och tekniskt svår att genomföra, en hel del plastavfall hamnar i haven eller förbränns, orsakar enorma koldioxidutsläpp. Användningen av råolja i produktionen är också problematisk. Dock, ingen av oss klarar sig helt utan plast.

"Polymerer och plaster är mycket användbara material som gör en lång rad vardagliga tillämpningar möjliga i första hand. Lättare bilar, smartphones, moderna kläder och många medicinska apparater skulle inte existera om vi inte hade uppfunnit polymerer, säger Jan-Georg Rosenboom, en ny Ph.D. examen i ETH-professorn Massimo Morbidellis forskargrupp vid institutionen för kemi och tillämpad biovetenskap. "Frågan är hur vi kan minska plastens negativa miljöpåverkan och samtidigt behålla dess fördelar för vårt samhälle."

Bättre materialegenskaper

Ett svar kan vara biobaserade polymerer, så kallade bioplaster. Dessa har mycket liknande egenskaper som konventionella plaster, men är gjorda av växtbaserade råvaror istället för råolja. Vissa bioplaster är också biologiskt nedbrytbara och möjliggör bättre kompostering.

Massimo Morbidellis grupp undersöker en lovande bioplast som kallas polyetylenfuranoat (PEF). PEF är kemiskt mycket lik PET, men består till 100 % av förnybara råvaror som skogs- och jordbruksavfall. PEF-flaskor, till exempel, kräver mindre material, är lättare och mer stabila än sina PET-konkurrenter och gör att drycker håller längre. Även om PEF inte är biologiskt nedbrytbart, det kan förbrännas på ett miljövänligt sätt förutom återvinning, eftersom inga ytterligare CO2-utsläpp produceras.

Att PEF ännu inte har kunnat etablera sig på marknaden beror i första hand på dess tids- och energikrävande produktion. ETH-doktoranderna Jan-Georg Rosenboom och Peter Fleckenstein, tillsammans med ETH-professor Giuseppe Storti, har nu utvecklat en metod som skulle kunna möjliggöra det kommersiella genombrottet för PEF. I går publicerades deras forskningsresultat i tidskriften Naturkommunikation .

Energieffektiv och snabb produktion

"Vår metod minskar produktionstiden från flera dagar till några timmar. Dessutom missfärgning i slutprodukten kan undvikas i motsats till tidigare processer, " säger Jan-Georg Rosenboom och förklarar:"Istället för att få de vanliga "repliknande" polymerkedjorna med två ändpunkter att reagera, vi knyter först ringar från de senare, som alltså inte har några ändar längre. Dessa ringar kan sedan polymeriseras till PEF mycket snabbare och på ett kontrollerat sätt. Detta beror på att inga kemiska biprodukter produceras och måste avlägsnas, när ringarna öppnas och kopplas ihop för att bilda det sista långa "polymerrepet". Den mycket snabba reaktionen inom några minuter möjliggör PEF-produkter som är överlägsna i materialegenskaper jämfört med PET och minskar energibehovet."

Dessutom, metoden för ringöppning möjliggör en exakt justering av produktkvaliteten, vilket inte var möjligt med den tidigare produktionsprocessen. Således, den nya metoden kan också vara intressant för tillverkning av andra typer av plaster och bioplaster. På grund av dess goda materialegenskaper, PEF kan möjligen också ersätta flerskiktsmaterial som är svåra att återvinna.

För närvarande, forskarna arbetar tillsammans med Sulzer för att undersöka hur den nya processen skulle kunna implementeras i industriell massproduktion. Trots de många fördelarna som PEF erbjuder, den kan inte lösa alla befintliga problem på egen hand, säger Rosenboom, betonar:"Utbildning och en förbättrad medvetenhet om hur man hanterar plast kommer att fortsätta att vara avgörande för att stoppa den ökande miljöföroreningen. framsteg inom tillverknings- och återvinningsteknik kommer att underlätta övergången till ett hållbart samhälle."