Biodegradowalny plastik z odpadów? Pomysł naukowców PAN

Tworzywo odporne i lekkie jak plastik, produkowane ze śmieci, a do tego rozkładające się w zaledwie kilka lat. Badacze z Instytutu Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN) pracują nad ekologiczną i tanią metodą uzyskiwania organicznych monomerów.

Plastik zaśmieca dosłownie każdy zakątek świata. Znajdziemy go i w głębi Rowu Mariańskiego, i na Mount Evereście, a rozkładać będzie się przez kilkaset lat. Jest to ogromny problem dla środowiska naturalnego i naszej planety.

„Chcemy, aby można było zastąpić PET-y czymś, co rozkładałoby się kilka miesięcy, najwyżej kilka lat” – wyjaśnia prof. Juan Carlos Colmenares z IChF PAN. Jego zespół pracuje właśnie nad w pełni biodegradowalnym tworzywem. Badaczom udało się opracować nową metodę produkowania tzw. DFF (2,5-diformylofurfural). Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie „Applied Catalysis B: Environmental”.

Naukowiec trzyma misę z lekami, w tle góry z plastikowych butelek

Z DFF produkuje się m.in. tworzywa i leki

Co to jest DFF

DFF to związek chemiczny wykorzystywany już teraz w wielu dziedzinach przemysłu. Służy do produkcji leków, kosmetyków, perfum, paliw oraz tworzyw przyjaznych środowisku.

Do tej pory do wytworzenia DFF potrzeba było skomplikowanej technologii i stosunkowo wysokich temperatur (rzędu 100-150 stopni Celsjusza). To sprawiało, że materiał – choć ekologiczny – nie mógł konkurować z plastikiem.

Prof. Juan Carlos Colmenares przypomina, że były już testy polimerów wytworzonych na bazie DFF. „Rozkładają się one do monomerów przypominających cukry. A cukry to 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” – tłumaczy ekspert.

Tania i ekologiczna metoda pozyskiwania DFF

Nowością jest metoda uzyskiwania DFF. Badacze wytworzyli ten związek na bazie HMF (hydroksymetylofurfural). To materiał, który na skalę przemysłową otrzymuje się z produktów takich jak celuloza, lignina czy inulina (często odpadów przemysłu papierniczego).

Naukowcy skonstruowali fotoreaktor – puszkę, w której reakcja chemiczna zachodzi pod wpływem światła. Na razie stosowane są w niej lampy LED. Docelowo energii ma dostarczyć słońce.

Sercem reakcji jest katalizator, którym są nanopręciki ditlenku manganu. „Są długie i bardzo, bardzo cienkie, a ich budowa zwiększa absorpcję światła. (...) Praktycznie cały HMF zmienia się w DFF” – cieszy się prof. Colmenares.

Badacz zapewnia, że metoda produkcji DFF z HMF jest bezodpadowa. Wyjaśnia, że wystarczy tlen z powietrza, aby uzyskać czysty monomer potrzebny do produkcji polimerów liniowych i np. butelek. A nanopręciki można wykorzystywać wielokrotnie jako fotokatalizator, bo DFF ich nie niszczy. Reakcja zachodzić może w temperaturze pokojowej, w ciśnieniu atmosferycznym. „Teraz ogranicza nas pojemność reaktora. Ale gdy zmienimy go w przepływowy, będziemy mogli sporo zwiększyć produkcję. No i uzyskać patent” – zaznacza naukowiec IChF PAN.

Aparatura badawcza wykorzystywana przez naukowców

Tak wygląda opracowany przez naukowców fotoreaktor

A czy taki biodegradowalny plastik nie rozłoży się za szybko? Np. zanim zdążymy wypić z butelki sok? Prof. Juan Carlos Colmenares zauważa, że do rozkładu takiego tworzywa potrzeba kilku lat. Przekonuje też, że polimer jest nieszkodliwy dla człowieka i zdołają go rozłożyć enzymy i bakterie obecne w układzie pokarmowym.

Źródło informacji: Instytut Chemii Fizycznej PAN (materiały prasowe)

Zdjęcia: Grzegorz Krzyżewski / Instytut Chemii Fizycznej PAN