Trots industrins bästa ansträngningar för att arbeta för hållbarhet, de flesta plaster (eller polymerer) tillverkas fortfarande med icke-förnybara fossila bränslen. Dock, Forskare har nu hittat en ekonomisk metod för att tillverka biobaserade akrylathartser. Studien, publiceras i tidskriften Angewandte Chemie , visar hur alla syntesstegen, från första byggstenar ända fram till polymerisation, kan utföras i en enda reaktor (en kruka), minimera miljöpåverkan.

De flesta lacker, lim och färger är gjorda av akrylathartser, som är polymerer av akrylsyraestrar och metakrylsyraestrar. Råvarorna som bildar dessa estrar är akryl- eller metakrylsyra, och alkoholer. Alkoholerna ger plasten egenskaper, såsom mjukhet eller hårdhet, och vattenabsorption eller avstötning.

För att göra dessa polyakrylater och polymetakrylater mer hållbara, Christophe Thomas och hans team från Institut de Recherche de Chimie i Paris, Frankrike, använda alkoholer från biobaserade eller naturliga källor, snarare än fossila källor. Dessa inkluderar växtbaserad laurylalkohol, mentol, tetrahydrogeraniol (en feromonliknande substans), vanillin, och etylaktat.

Förutom hållbarhet genom förnybara resurser, laget riktade sig också till syntes i så få steg som möjligt, med andra ord en one-pot process. Detta innebar att de var tvungna att hitta katalysatorer som var lämpliga för flera steg i processen, och även för att finjustera alla andra syntesförhållanden, som lösningsmedel, koncentrationer, och temperaturer.

Det första steget i denna typ av syntes är aktiveringen av akryl- eller metakrylsyra. Forskarna kunde identifiera katalysatorer från enkla salter. Dessa ämnen var också lämpliga för nästa steg, reagera de biobaserade alkoholerna med akryl- eller metakrylsyraanhydrid (en kondenserad form av syrorna) för att ge motsvarande estrar, som är byggstenarna i den efterföljande polymeren.

"Detta monomerberedningssteg är mycket effektivt och gjorde det möjligt för oss att utföra polymerisationen i samma reaktor, säger Thomas. Alltså, utan att rena mellanprodukterna, laget kunde i slutändan producera blocksampolymerer, som används i stor utsträckning i plastproduktion, från två eller tre olika individuella polymerer framställda separat.

Teamets biobaserade plaster hade ett antal fördelaktiga egenskaper, beroende på vilka monomerer som utgör dem. Till exempel, hartset som producerades med en mjölksyrasidokedja (poly(ELMA)) var hårt och sprött, medan den som producerades med den mer flexibla tetrahydrogeraniolsidokedjan (poly(THGA)) var böjlig vid rumstemperatur. Författarna betonar de många tillgängliga möjligheterna tack vare det stora utbudet av biobaserade alkoholer som står till deras förfogande.

Bortsett från mångsidigheten i teamets tillvägagångssätt, deras one-pot-syntes hjälper också till att minska miljöavtrycket. Eftersom upplösningsmedel utgör en stor andel av E-faktorn, eller miljöpåverkan, av plastsyntes, one-pot processer utan upparbetning minskar uppenbarligen denna faktor avsevärt. Deras mest framgångsrika syntes reducerade E-faktorn med tre fjärdedelar, visar betydelsen av denna forskning.