Det blir allt mer uppenbart att bortgång från fossila bränslen och att undvika ansamling av plast i miljön är nyckeln till att möta utmaningen med klimatförändringar. I den riktningen finns det betydande ansträngningar för att utveckla nedbrytbara eller återvinningsbara polymerer gjorda av icke-ätbart växtmaterial som kallas "lignocellulosabiomassa".

Att producera konkurrenskraftig biomassabaserad plast är naturligtvis inte okomplicerat. Det finns en anledning till att konventionell plast är så utbredd, eftersom de kombinerar låg kostnad, värmestabilitet, mekanisk hållfasthet, bearbetbarhet och kompatibilitet – egenskaper som alla alternativa plastersättningar måste matcha eller överträffa. Och hittills har uppgiften varit utmanande.

Fram till nu, alltså. Forskare under ledning av professor Jeremy Luterbacher vid EPFL:s School of Basic Sciences har framgångsrikt utvecklat en plast från biomassa, liknande PET, som uppfyller kriterierna för att ersätta flera nuvarande plaster samtidigt som den är mer miljövänlig.

"Vi kokar i princip bara ved eller annat icke-ätbart växtmaterial, såsom jordbruksavfall, i billiga kemikalier för att producera plastprekursorn i ett steg", säger Luterbacher. "Genom att hålla sockerstrukturen intakt inom plastens molekylära struktur blir kemin mycket enklare än nuvarande alternativ."

Tekniken är baserad på en upptäckt som Luterbacher och hans kollegor publicerade 2016, där tillsats av en aldehyd kunde stabilisera vissa fraktioner av växtmaterial och undvika att de förstörs under utvinning. Genom att återanvända denna kemi kunde forskarna bygga om en ny användbar biobaserad kemikalie som en plastprekursor.

"Genom att använda en annan aldehyd - glyoxylsyra istället för formaldehyd - kunde vi helt enkelt klippa "klibbiga" grupper på båda sidor av sockermolekylerna, vilket sedan låter dem fungera som plastbyggstenar, säger Lorenz Manker, studiens första författare. "Genom att använda denna enkla teknik kan vi omvandla upp till 25 % av vikten av jordbruksavfall, eller 95 % av renat socker, till plast."

De väl avrundade egenskaperna hos dessa plaster skulle kunna göra det möjligt för dem att användas i applikationer som sträcker sig från förpackningar och textilier till medicin och elektronik. Forskarna har redan gjort förpackningsfilmer, fibrer som kan spinnas till kläder eller andra textilier och filament för 3D-utskrift.

"Plasten har mycket spännande egenskaper, särskilt för applikationer som livsmedelsförpackningar", säger Luterbacher. "Och det som gör plasten unik är närvaron av den intakta sockerstrukturen. Detta gör den otroligt enkel att göra eftersom du inte behöver modifiera vad naturen ger dig, och enkel att bryta ner eftersom den kan gå tillbaka till en molekyl som är redan rikligt i naturen."

Forskningen publicerades i Nature Chemistry . + Utforska vidare

VTT utvecklar transparent cellulosafilm för att ersätta traditionell plast i livsmedelsförpackningar