I vår snabbt industrialiserade värld har strävan efter hållbara material aldrig varit mer akut. Plast, som finns överallt i det dagliga livet, utgör betydande miljöutmaningar, främst på grund av deras fossila bränslen och problematiska bortskaffande.
Nu avslöjar en studie ledd av Jeremy Luterbachers team vid EPFL ett banbrytande tillvägagångssätt för att producera högpresterande plast från förnybara resurser. Forskningen, publicerad i Nature Sustainability , introducerar en ny metod för att skapa polyamider – en klass av plaster känd för sin styrka och hållbarhet, varav den mest kända är nylon – med hjälp av en sockerkärna som härrör från jordbruksavfall.
Den nya metoden utnyttjar en förnybar resurs och uppnår även denna omvandling effektivt och med minimal miljöpåverkan.
"Typiska, fossilbaserade plaster behöver aromatiska grupper för att ge styvhet till sin plast - detta ger dem prestandaegenskaper som hårdhet, styrka och hög temperaturbeständighet", säger Luterbacher. "Här får vi liknande resultat men använder en sockerstruktur, som är allmänt förekommande till sin natur och i allmänhet helt ogiftig, för att ge styvhet och prestandaegenskaper."
Lorenz Manker, studiens huvudförfattare, och hans kollegor utvecklade en katalysatorfri process för att omvandla dimetylglyoxylatxylos, en stabiliserad kolhydrat gjord direkt från biomassa som trä eller majskolvar, till högkvalitativa polyamider. Processen uppnår en imponerande atomverkningsgrad på 97 %, vilket innebär att nästan allt utgångsmaterial används i slutprodukten, vilket drastiskt minskar avfallet.
De biobaserade polyamiderna uppvisar egenskaper som kan konkurrera med sina fossila motsvarigheter och erbjuder ett lovande alternativ för olika applikationer. Dessutom visade materialen betydande motståndskraft genom flera cykler av mekanisk återvinning, och bibehöll sin integritet och prestanda, vilket är en avgörande faktor för att hantera livscykeln för hållbara material.
De potentiella tillämpningarna för dessa innovativa polyamider är enorma, allt från bildelar till konsumentvaror, alla med ett avsevärt minskat koldioxidavtryck. Teamets tekniska och ekonomiska analys och livscykelbedömning tyder på att dessa material kan vara konkurrenskraftiga priser jämfört med traditionella polyamider, inklusive nylon (t.ex. nylon 66), med en minskning av den globala uppvärmningspotentialen på upp till 75 %.
Mer information: Lorenz P. Manker et al, Performance polyamides byggda på en hållbar kolhydratkärna, Nature Sustainability (2024). DOI:10.1038/s41893-024-01298-7
Tillhandahålls av Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
