Một loại nhựa mới, bền hơn và có thể tái chế

Một loại nhựa mới, bền hơn và có thể tái chế

    Một loại nhựa mới, bền hơn và có thể tái chế

    Polyester phân hủy sinh học mới, do khả năng phân hủy hóa học và sinh học tuyệt vời cũng như các tính chất cơ học ấn tượng của nó, có tiềm năng được sử dụng làm vật liệu nhiệt dẻo bền vững và thân thiện với môi trường, có thể dễ dàng tái chế.

    Một loại polyester có thể phân hủy sinh học đã được phát triển với các đặc tính tương đương với các đặc tính của polyetylen mật độ cao.
    Polyetylen được biết đến với nhiều đặc tính có lợi, nhưng việc thiếu khả năng phân hủy sinh học của nó là một thách thức. Tuy nhiên, một nhóm các nhà nghiên cứu hiện đã giải quyết vấn đề này bằng cách tạo ra một loại nhựa có đặc tính dẻo nhiệt tương tự như polyetylen nhưng cũng có thể phân hủy sinh học. Vật liệu mới là polyester bán tinh thể có thể phân hủy hoàn toàn thành các thành phần ban đầu thông qua các quá trình hóa học hoặc sinh học nhẹ, như được mô tả trong nghiên cứu của nhóm được công bố gần đây trên tạp chí Angewandte Chemie.

    Polyetylen mật độ cao (HDPE) là một vật liệu đặc biệt bền và chắc. 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 mà 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 chiếu 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 polyeste. 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. Mục tiêu cuối cùng là tái chế hóa học theo quy trình khép kín để phân hủy nhựa thành nguyên liệu thô và sản xuất nhựa mới, Mecking cho biết thêm. 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.

    Tham khảo: “Vật liệu giống Polyetylen mật độ cao có thể phân hủy sinh học” của Marcel Eck, Simon Timm Schwab, Taylor Frederick Nelson, Katrin Wurst, Steffen Iberl, David Schleheck, Christoph Link, Glauco Battagliarin và Stefan Mecking, Angewandte Chemie International Edition.
    DOI: 10.1002/anie.202213438

    Nghiên cứu được tài trợ bởi Hội đồng nghiên cứu châu Âu.

    Zalo
    Hotline