En ny katalysator kan göra biologiskt nedbrytbar plast som härrör från förnybara material - lovande alternativ till plast gjord av olja.

Den stora omfattningen av plasttillverkning och de miljökonsekvenser som är förknippade med bortskaffande belyser gränserna för vilka planeten kan hantera vår nuvarande "ta, göra och slösa" modell för resursutnyttjande. Bionedbrytbar plast som härrör från förnybara källor erbjuder ett attraktivt alternativ, men de kan ännu inte matcha priset och prestanda hos petroleumplast.

Precis som med många kemiska reaktioner krävs att biologiskt nedbrytbara polyestrar hjälper hjälp av en katalysator, en speciell klass av kemikalier som ökar reaktionshastigheten eller driver den över en energisk hinder. Standardkatalysatorerna som används för att göra biologiskt nedbrytbar plast är metallbaserade, vilka är svåra eller dyra att avlägsna från det slutliga materialet och inte bryts ned i miljön.

Forskargruppen med Robert Waymouth från Stanford University och James Hedrick från IBM Research presenterar en alternativ katalysator tillverkad av vanliga organiska föreningar.

Forskarna framställde katalysatorn genom att reagera vanliga kemiska ingredienser-tiourea med en metallalkoxid. Resultatet är en katalysator som är både snabb och selektiv, vilket innebär att den utmärker vid accelererande och underlättande reaktioner och att den inte förändrar den resulterande polymerens form eller egenskaper när den bildas.

"Medan många katalysatorer är antingen snabba eller selektiva, är dessa katalysatorer båda", säger Waymouth, professor i kemi. "De är enkla att förbereda, lätt att använda och kan lätt antas av alla med grundläggande kunskaper om kemi."

Förutom att sänka kostnaderna och miljöpåverkan är den nya katalysatorns design mycket avstämningsbar, säger Waymouth och kan användas för att generera flera olika plasttyper som är lämpliga för olika funktioner. Arbetet kan producera polymjölksyra, en kommersiell kompostabel biologiskt nedbrytbar polyester som används i engångsprodukter, såsom porslin, koppar, tallrikar och gafflar. Det har också medicinska tillämpningar för resorberbara suturer, implantat och stenter, såväl som biomedicinska implantat och läkemedelsleveransmaterial. Vardagliga föremål som matförpackning och non-woven material är också en möjlighet.

Trots att resultaten är baserade på ett årtionde av forskning, är de bara de första stegen, säger forskarna. Eftersom denna teknik är relativt enkel och katalysatorerna lätt modifieras kan dessa framsteg leda till en ny och i stor utsträckning användbar katalysatorkatalysator - och likaledes ny och användbar biologiskt nedbrytbar plast - utöver vad som presenterats i denna studie.

"Vår katalysatorteknik är enkel och generell och kan vara användbar inte bara för polymerisering utan för ett brett spektrum av organiska reaktioner", säger Xiangyi Zhang, Stanford-kandidatstuderande som utförde experimentet.

Delvis finansiering kom från National Science Foundation. Arbetet visas i Naturkemi.

Källa: Stanford University

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon