För en månad sedan förbjöd EU glitter. Denna åtgärd var en del av ett arbete som syftar till att minska förekomsten av mikroplaster i vår miljö med 30 %. Plastavfall är ett allvarligt problem för våra ekosystem, och strävan efter återvinning av plast i allmänhet har fått stor uppmärksamhet som en potentiell lösning.
"Cirkulära processer för plast representerar sätt att återvinna kemiskt råmaterial om och om igen, och därigenom i hög grad bidra till hållbarhet, undvika onödig ansamling av plastavfall och eventuell bildning av mikroplast i våra ekosystem", förklarar prof. Arjan W. Kleij, gruppledare vid Institutet för kemisk forskning i Katalonien (ICIQ-CERCA).
All plast är huvudsakligen gjord av polymerer, makromolekyler sammansatta genom föreningen av många små molekyler som kallas monomerer. Liksom ett konstruktionsspel skulle den idealiska plaståtervinningsprocessen vara den kontrollerade nedbrytningen av dessa polymerer till mindre produkter och repolymerisationen av dem till funktionella plaster.
Forskare från ICIQ beskriver nu en cirkulär process för att depolymerisera och repolymerisera polykarbonater, en grupp plaster som ofta används i medicinska applikationer som kirurgiska instrument, inom byggnad och konstruktion som ett alternativ för glas, och i bilindustrin för att förbättra fordonseffektiviteten genom att minska vikten.
Studien, som leds av gruppledarna Prof. Arjan W. Kleij och Prof. Carles Bo, i samarbete med Dr Fernando Bravo, chef för avdelningen Knowledge and Technology Transfer (KTT), fokuserar på användningen av TBD (triazabicyclodecene), en multi-task katalysator, för att främja denna cirkulära process för ett biobaserat polykarbonat.
"Cykeln för polykarbonatgenerering, nedbrytning mot en cyklisk karbonatmonomer och återpolymerisation för att regenerera polykarbonatet med samma katalysator både i nedbrytningen och i återvinningen kan bidra till en mer hållbar cirkulär ekonomi, där färre kemikalier är inblandade, " indikerar Dr Fernando Bravo.
Den biobaserade polymeren som används i denna studie är bildad av monomerer av limonen och koldioxid, med den förstnämnda föreningen extraherad från skalet på citrusfrukter och tillgänglig i stora mängder från livsmedelsindustrin. Poly(limonenkarbonat), förkortat till PLC, har en extremt låg biologisk nedbrytbarhet, men kemisk nedbrytning, liksom det katalytiska tillvägagångssättet som presenteras i detta samarbete, kan påskynda nedbrytningsprocessen, vilket gör det till en potentiellt attraktiv process för kommersiell exploatering.
I somras presenterade ICIQ ett patent för användningen av limonenpolykarbonat för lim- och beläggningsapplikationer som ett alternativ för oljebaserade material. Denna polymerutveckling kompletteras nu ytterligare av den nuvarande upptäckten, som visar potentialen hos PLC som ett cirkulärt material för att generera plast som lätt kan återvinnas under praktiska förhållanden.
Denna artikel, publicerad i Angewandte Chemie International Edition , är ett enastående samarbete mellan den experimentella forskningen gjord i Prof. Kleijs grupp, beräkningsarbete i Prof. Bo:s grupp och polymerutvecklingsaktiviteterna i ICIQ KTT-avdelningen, ledd av Dr. Bravo, som värdesätter industriellt relevanta uppfinningar .
Prof. Bo tillägger vidare, "Samarbete mellan tvärvetenskapliga grupper är avgörande för forskning, vilket betonas i denna artikel. Detta samspel mellan experiment och teori möjliggör integrering av olika kunskaper och tillvägagångssätt, vilket möjliggör en mer omfattande och innovativ tackling av frågor. Genom samarbete , kan en djupare förståelse för utmaningarna uppnås, vilket leder till utvecklingen av mer effektiva lösningar."
Mer information: David H. Lamparelli et al, Bicyclic Guanidine Promoted Mechanistically Divergent Depolymerization and Recycling of a Biobased Polycarbonate, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202314659
Journalinformation: Angewandte Chemie International Edition
Tillhandahålls av Institute of Chemical Research of Catalonia
