Các nhà nghiên cứu phát triển loại nhựa phân hủy sinh học mới có đặc tính dẻo nhiệt tương tự như polyetylen

Các nhà nghiên cứu phát triển loại nhựa phân hủy sinh học mới có đặc tính dẻo nhiệt tương tự như polyetylen

    Các nhà nghiên cứu phát triển loại nhựa phân hủy sinh học mới có đặc tính dẻo nhiệt tương tự như polyetylen

    Researchers develop biodegradable new plastic with thermoplastic properties similar to polyethylene

     

    Mặc dù nó giống với polyetylen mật độ cao về tính chất cơ học và cấu trúc trạng thái rắn và có điểm nóng chảy cao (Tm=96 °C), vật liệu polyester-2,18 mới đồng thời thủy phân hoàn toàn trong quá trình phân hủy enzym trong ống nghiệm nghiên cứu và khoáng hóa trong điều kiện ủ phân công nghiệp (tiêu chuẩn ISO 14855-1) trong vòng hai tháng. Ảnh: Angewandte Chemie International Edition (2022). DOI: 10.1002/anie.202213438


    Polyetylen có một số đặc tính có lợi, nhưng khả năng phân hủy sinh học không phải là một trong số đó. Một nhóm các nhà nghiên cứu hiện đã phát triển một loại nhựa có đặc tính dẻo nhiệt tương tự như polyetylen nhưng cũng có thể phân hủy sinh học. Nhóm nghiên cứu giải thích trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Angewandte Chemie International Edition rằng vật liệu được đề cập là polyester bán tinh thể phân hủy hoàn toàn thành vật liệu ban đầu bằng cách sử dụng các quy trình hóa học hoặc sinh học nhẹ.

    Polyetylen mật độ cao (HDPE) là một vật liệu đặc biệt chắc chắn và bền. Nó có các đặc tính dẻo nhiệt nhờ cấu trúc bên trong của các chuỗi phân tử của nó, được sắp xếp theo kiểu kết tinh với lực hút thêm do lực van der Waals. Các chuỗi phân tử cũng là hydrocarbon tinh khiết. Sự kết hợp giữa độ kết tinh và hàm lượng hydrocacbon có nghĩa là các vi sinh vật, vốn có khả năng phân hủy nhựa, không thể tiếp cận chuỗi để phá vỡ chúng.

    Nhóm nghiên cứu của Stefan Mecking và các đồng nghiệp, tại Đại học Konstanz, Đức, hiện đã phát triển một loại polyester có độ kết tinh tương tự như HDPE và cũng giữ được các đặc tính cơ học có lợi của nó. Không giống như polyetylen, polyeste cũng chứa các nhóm chức năng về mặt lý thuyết có thể bị phân hủy về mặt hóa học hoặc enzym. Tuy nhiên, trong những trường hợp bình thường, polyester càng có nhiều tinh thể (nghĩa là càng giống với HDPE) thì nó càng khó bị phân hủy sinh học.

    Do đó, nhóm nghiên cứu đã rất ngạc nhiên trước tốc độ phân hủy polyester kết tinh của họ khi tiếp xúc với các enzym. Mecking giải thích: “Chúng tôi đã thử nghiệm sự phân hủy bằng các enzym tự nhiên và tốc độ của nó nhanh hơn rất nhiều so với vật liệu tham khảo của chúng tôi. Không chỉ các dung dịch enzym làm phân hủy vật liệu: các vi sinh vật trong đất cũng có thể phân hủy hoàn toàn polyester.

    Nhưng điều gì làm cho polyester này có khả năng phân hủy sinh học đặc biệt như vậy? Nhóm nghiên cứu đã có thể xác định được sự đóng góp đáng kể của ethylene glycol, một trong những thành phần cơ bản của polyester. Mecking cho biết thêm: "Khối xây dựng này thực sự rất phổ biến trong polyester. Nó mang lại cho bạn điểm nóng chảy cao, nhưng nó cũng làm tăng khả năng phân hủy trong các vật liệu giống như polyetylen này."

    Do khả năng phân hủy sinh học và hóa học tốt, cùng với các tính chất cơ học của nó, polyester mới có thể được ứng dụng làm vật liệu nhựa nhiệt dẻo có thể tái chế với tác động môi trường tối thiểu. Mecking cho biết thêm, mục tiêu cuối cùng là tái chế hóa học theo chu trình khép kín để phân hủy nhựa thành nguyên liệu thô và sản xuất nhựa mới. Lợi ích bổ sung của nhựa của nhóm là nếu bất kỳ vật liệu nào xâm nhập vào môi trường bất chấp vòng lặp khép kín này, chúng có thể phân hủy sinh học và không để lại tác động lâu dài.

    Zalo
    Hotline