Tieteelliset ja teknologiset uutiset

Itsenäisesti hajoavat muovit tilauksesta ♻️

Ranskalainen kemistiryhmä on kehittänyt uuden menetelmän, joka mahdollistaa lähes täysin kierrätettävien muovien valmistamisen.

Tämä prosessi perustuu typpimolekyylin käyttöön, joka käynnistää polymeroinnin ja jättää polymeeriketjujen päihin uudelleen aktivoitavan päädyn. Yksinkertaisella lämmityksellä tämä pääty voi laukaista ketjujen depolymeroinnin palatakseen monomeereihin. Tämä uusi askel puhtaaseen ja hallittuun kemialliseen kierrätykseen on julkaistu lehdessä Angewandte Chemie International Edition.

Tetratseni (TMTZ) käytön polymeroinnin käynnistäjänä PMMA:lle tai PS:lle jättää ketjun päähän funktion, joka mahdollistaa ketjun depolymeroinnin ja palaamisen monomeereihin yksinkertaisella lämmityksellä. © Jean Raynaud

Muovien kierrätys, erityisesti PMMA:n (tunnetaan paremmin nimellä "akryylilasi") ja polystyreenin osalta, on edelleen yksi ekologisen siirtymän sokeista pisteistä. Nykyiset kierrätysmenetelmät, olivatpa ne mekaanisia tai lämpötilaan perustuvia, johtavat usein heikkolaatuisiin materiaaleihin (downcycling) tai vaativat kalliita katalyyttejä ja liian energiaintensiivisiä prosesseja ollakseen kannattavia. Tuloksena on, että alle 5 % vuosittain tuotetusta PMMA:sta kierrätetään tehokkaasti.

Kemistien unelmissa on muoveja, jotka voisivat kuin taikaiskusta purkautua (depolymerisoitua) lempeästi elinkaarensa lopussa. Entä jos tämä unelma toteutuisi? Tätä yrittävät osoittaa lyonilaiset kemistit tutkiessaan tetraseenien hämmästyttäviä ominaisuuksia, erityisiä typpimolekyylejä, jotka sisältävät neljä peräkkäistä typpiatomia.

Nämä Hydrasiinien ja polytyppiyhdisteiden laboratorio (CNRS/CNES/ARIANEGROUP/Université Claude Bernard) ja Katalyysi, polymerointi, prosessit ja materiaalit -laboratorion (CNRS/CPE Lyon/Université Claude Bernard) kemistit ovat havainneet, että erityinen tetraseeni, tetrametyyli-tetraseeni tai TMTZ, voi käynnistää polymeerien muodostumisen radikaalipolymeroinnin avulla pysyen samalla ehjänä ketjujen päissä.

Toisin kuin perinteiset polymeroinnin aloittajat, jotka häviävät reaktiossa, TMTZ jättää "kemiallisen allekirjoituksen", joka on vakaa ja toiminnallinen ketjun päässä. Vielä parempaa on, että lämmittämällä polymeeriä yli tietyn lämpötilan, tämä pääty muuttuu ja toimii sytyttimenä: se laukaisee depolymeroinnin, mikä mahdollistaa polymeeriketjun purkautumisen siististi, kuin kemiallinen vetoketju.

Tätä kykyä on testattu menestyksekkäästi useilla muoveilla, mukaan lukien PMMA ja polystyreeni. Saadut monomeerituotot saavuttavat jopa 62 % polystyreenille, mikä on saavutus tälle polymeerille, ja 88 % PMMA:lle. Prosessi ei vaadi lisäaineita tai metallikatalyyttejä, mikä on merkittävä etu puhtaamman, taloudellisemman ja mahdollisesti teollisuuteen soveltuvan kierrätyksen kannalta. Näin regeneroidut molekyylit voitaisiin jopa käyttää uusien muovien tuottamiseen, osana kiertotalouslogiikkaa.

Tämä edistysaskel avaa innostavia näkymiä, jotka vaihtelevat kemiallisesti kierrätettävien muoviesineiden suunnittelusta älymateriaaleihin, jotka pystyvät itse tuhoutumaan tietyissä olosuhteissa. Tieteilijät aikovat tietenkin soveltaa tätä kemiaa muihin muoviperheisiin. Tämä uusi edistysaskel ekologisesti suunnitelluissa polymeerimateriaaleissa on julkaistu lehdessä Angewandte Chemie International Edition.

Kirjoittaja: AVR