Chemiker entwerfen biologische PHAs neu und „träumen“ biologisch abbaubare Kunststoffe

Aber es gibt einen Grund, warum sich PHAs nicht als nachhaltige, umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Kunststoffen durchgesetzt haben. Kristalline PHAs sind spröde und daher nicht so haltbar und praktisch wie herkömmliche Kunststoffe. Sie können nicht einfach in der Schmelze verarbeitet und recycelt werden, was ihre Herstellung teuer macht.

Polymerchemiker der Colorado State University unter der Leitung von Eugene Chen, angesehener Universitätsprofessor im Fachbereich Chemie, haben eine synthetische PHA-Plattform geschaffen, die jedes dieser Probleme angeht und den Weg für eine Zukunft ebnet, in der PHAs als wirklich nachhaltig auf dem Markt Fuß fassen können Kunststoffe.

Chen und Kollegen berichten in der Zeitschrift über eine neue Klasse neu gestalteter PHAs, die durch chemische Katalyse leicht zugänglich sind Wissenschaft.

Die Forscher waren auf der Suche nach einer Strategie, um die intrinsische thermische Instabilität herkömmlicher PHAs anzugehen; Aufgrund ihrer mangelnden Hitzebeständigkeit ist es außerdem schwierig, sie in der Schmelze zu Endprodukten zu verarbeiten. Die CSU-Chemiker veränderten die Strukturen dieser Kunststoffe grundlegend, indem sie reaktive Wasserstoffatome, die für den thermischen Abbau verantwortlich sind, durch robustere Methylgruppen ersetzten. Diese Strukturmodifikation erhöht die thermische Stabilität der PHAs drastisch, was zu Kunststoffen führt, die ohne Zersetzung in der Schmelze verarbeitet werden können.

Darüber hinaus sind diese neu entwickelten PHAs mechanisch widerstandsfähiger und übertreffen sogar die beiden gängigsten Standardkunststoffe: hochdichtes Polyethylen – das in Produkten wie Milch- und Shampooflaschen verwendet wird – und isotaktisches Propylen, das zur Herstellung von Autoteilen und synthetischen Fasern verwendet wird . Das Beste daran ist, dass das neue PHA mit einem einfachen Katalysator und Hitze chemisch in sein Bausteinmolekül, Monomer genannt, zurückgeführt werden kann und das zurückgewonnene saubere Monomer wiederverwendet werden kann, um dasselbe PHA erneut zu reproduzieren – im Prinzip unbegrenzt .

„Wir fügen den biologischen PHAs drei wichtige gewünschte Funktionen hinzu, darunter das chemische Recycling im geschlossenen Kreislauf, das für die Verwirklichung einer PHA-Kreislaufwirtschaft unerlässlich ist“, sagte Chen.

Die Arbeit wurde vom BOTTLE-Konsortium des Energieministeriums unterstützt.