تهیه پلاستیک زیستی از سلولز و آب

پلاستیک ها سبک، ارزان و سازگار هستند؛ مزایای زیادی برای جامعه دارند و در زندگی روزمره ما بسیار مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، تولید، پردازش و دفع پلاستیک ها پایدار نیست و یک تهدید بزرگ جهانی برای محیط زیست و سلامت انسان محسوب می شود. پردازش سازگار با محیط زیست پلاستیک های قابل استفاده مجدد و قابل بازیافت که از مواد اولیه گیاهی گرفته شده اند، یک راه حل ایده آل است که تاکنون با چالش های بسیاری همراه بوده است.

با این حال، محققان دانشگاه گوتینگن در حال حاضر یک روش پایدار با نام "hydrosetting" یافته اند که در شرایط عادی از آب برای پردازش و تغییر شکل یک نوع جدید از پلیمر هیدروپلاستیک به نام سلولز سینامات (CCi) استفاده می کند. این تحقیق در Nature Sustainability منتشر شده است.

پلاستیک ها پلیمر هستند و ساختار مولکولی آنها از تعداد زیادی واحد مشابه متصل به هم ساخته شده است. در حال حاضر، اکثر پلاستیک ها با استفاده از مواد پتروشیمی به عنوان مواد اولیه تولید می شوند، که هم در استخراج و هم دفع به محیط زیست آسیب می رساند.

در مقابل، سلولز که اصلی ترین ترکیب دیواره سلولی گیاهان است، فراوان ترین پلیمر طبیعی روی زمین می باشد و یک منبع تقریباً تمام نشدنی از مواد اولیه را تشکیل می دهد. با اصلاح شیمیایی بخش کوچکی از سلولز با یک گروه "cinnamoyl" محققان موفق به ساخت CCi خاصی شدند که برای تشکیل نوع جدیدی از بیوپلاستیک با پلیمرهای هیدروپلاستیک (یعنی نرم و در تماس با آب) مناسب است.

این بدان معنی است که می توان آن را با استفاده از آب در دما و فشار محیط قالب گیری کرد. این روش منحصر به فرد که تحت عنوان هیدروستینگ (hydrosetting) شناخته می شود، محققان را قادر ساخت تا اشکال مختلف را به سادگی با غوطه ور کردن بیوپلاستیک در آب و خشک شدن آن در هوا تولید کنند. اشکال قالب گیری شده در درازمدت پایداری خود را حفظ کرده و می توان بارها و بارها به انواع اشکال دوبعدی و سه بعدی تغییر شکل داد. اگرچه از پلاستیک برای تماس مستقیم با آب استفاده نمی شود - زیرا شکل خود را از دست می دهد - می تواند آب را نگه داشته و در شرایط مرطوب استفاده شود.

پلاستیک زیستی CCi خواص مکانیکی با کیفیتی را در مقایسه با پلاستیک هایی که در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند، از خود نشان داد. پروفسور کای ژانگ از دانشگاه گوتینگن توضیح می دهد: "تحقیقات ما یک روش امکان پذیر برای طراحی سایر هیدروپلاستیک های سازگار با محیط زیست از منابع تجدیدپذیر ارائه می دهد که راه های جدیدی را برای اکتشاف سایر پلاستیک های زیستی پایدار با خواص مکانیکی برتر و ویژگی های نو باز می کند."

فرآیند هیدروستینگ از ماشین آلات گران قیمت و پیچیده و شرایط سخت پردازش اجتناب می کند. این روش سازگار با محیط زیست ساخت پلاستیک ها را بسیار ساده کرده و فرآوری و بازیافت آنها را مقرون به صرفه و پایدار می سازد.