Jak zamienić odpady w alternatywę dla tworzyw sztucznych?
Nasze zapotrzebowanie na plastik wydaje się niezaspokojone pomimo zagrożeń, jakie niewłaściwe gospodarowanie odpadami z tworzyw sztucznych stwarza dla środowiska i zdrowia. Jeśli obecne modele konsumpcji i praktyki gospodarowania odpadami nie ulegną zmianie, do 2050 roku na składowiskach i w środowisku naturalnym będzie się znajdować około 12 miliardów ton plastikowych śmieci. Ale czy można zastąpić plastik materiałem równie lekkim, odpornym, a przy tym w pełni biodegradowalnym? Zdaniem zespołu naukowców, którzy pracują nad przyjazną dla środowiska alternatywą, odpowiedź na to pytanie brzmi: tak. Uczeni, po części wspierani w ramach finansowanego przez UE projektu NaMeS, opracowali nową metodę pozyskiwania związku, którego właściwości pozwalają na szereg różnych zastosowań w przemyśle biochemicznym. Wyniki ich badań zostały opublikowane w czasopiśmie „Applied Catalysis B: Environmental”. W informacji prasowej podsumowującej dokonania uczonych możemy przeczytać, że ich osiągnięciem jest przekształcenie hydroksymetylofurfuralu (HMF) – pospolitego produktu, który uzyskuje się w wyniku kwasowej hydrolizy cukrów otrzymywanych m.in. z celulozy, ligniny czy inuliny – w aldehyd, 2,5-diformylofurfural (DFF). HMF jest związkiem stosowanym w polimerach, rozpuszczalnikach, środkach powierzchniowo czynnych (surfaktantach), farmaceutykach i środkach ochrony roślin. Pochodne procesu utleniania HMF również mają wartość handlową, jak na przykład DFF, który ma wiele użytecznych zastosowań, między innymi w produkcji kosmetyków, zapachów, paliw, leków i środków chemicznych. Istnieje kilka metod wytwarzania DFF, ale zapewniają one niską wydajność i słabą selektywność, a do tego nie są przyjazne dla środowiska. W opublikowanym artykule naukowcy tłumaczą, że „badania nad opłacalną i przyjazną dla środowiska metodą produkcji DFF koncentrują się na zastosowaniu niedrogich katalizatorów z metali nieszlachetnych, unikaniu niebezpiecznych substancji chemicznych (zasad lub rozpuszczalników organicznych) i stosowaniu słabych utleniaczy (tj. tlenu cząsteczkowego), a także na wykorzystaniu procesów, takich jak sonochemia czy fotokataliza, które zużywają mało energii i przebiegają w niskich temperaturach”. Cytowany w informacji prasowej współautor badania prof. Juan Carlos Colmenares podkreśla, że opracowana przez zespół metoda jest bezodpadowa, „bez dodatku tlenu i dodatkowych związków (np. nadtlenku wodoru H2O2)”. Ponadto nie wymaga działania wysokich temperatur ani kosztownych katalizatorów.
Alternatywa dla PET
Jak mówi prof. Colmenares: „Chcemy, żeby można było zastąpić PET czymś, co rozkładałoby się kilka miesięcy, najwyżej kilka lat. Dzisiejsze plastiki, tworzone z ropy naftowej, zawierają ftalany i inne plastyfikatory – taką »zupę« związków organicznych, a nawet nieorganicznych – i żadna bakteria ani grzyb ich nie rozkłada sam z siebie. Dlatego tak długo zalegają w lasach i morzach”. Termin „PET” odnosi się do termoplastycznego polimeru ogólnego zastosowania, który jest używany do wytwarzania plastikowych butelek i innych opakowań oraz tkanin. Profesor dodaje, że „w tworzywach wyprodukowanych na bazie DFF są furany – cukry, a to, co przychodzi z przyrody, przyroda lepiej przyjmuje. Były już testy takich polimerów. Rozkładają się one do monomerów przypominających cukry, które stanowią łakomy kąsek dla wielu mikroorganizmów. Nawet gdyby butelkę z takiego tworzywa wyrzucić do lasu, to rozłoży się o wiele szybciej niż konwencjonalne polimery, najdalej po paru latach”. Będący w trakcie realizacji projekt NaMeS (“Interdisciplinary NAnoscience School: from phenoMEnology to applicationS”), częścią którego jest opublikowane badanie, zrzesza naukowców będących na wczesnym etapie kariery w celu prowadzenia międzynarodowych, międzysektorowych i interdyscyplinarnych projektów badawczych łączących takie dziedziny jak chemia, fizyka, matematyka, biologia i materiałoznawstwo. Więcej informacji: strona projektu NaMeS
Kraje
Polska
