herbruikbaar plastic van natuurlijk molecuul
Groningse en Chinese wetenschappers van het Feringa Nobel Prize Scientist Joint Research Center maakten recent van het natuurlijke molecuul liponzuur plastics die onder milde condities gemakkelijk te recyclen zijn.
tot 87 procent Terug te winnen
Een probleem bij hergebruik van plastics is dat het meestal een product van lagere kwaliteit oplevert. Chemische recycling, het afbreken van polymeren in de bouwstenen (monomeren), levert de beste resultaten op. Maar dit depolymeriseren is lastig.
Binnen het Feringa Nobel Prize Scientist Joint Research Center hebben wetenschappers onlangs op basis van liponzuur een polymeer ontwikkeld dat onder milde omstandigheden kan worden geproduceerd en ook weer afgebroken. Het is mogelijk tot wel 87 procent van de liponzuur-moleculen terug te winnen in pure vorm. Die zijn dan weer te gebruiken bij het maken van nieuwe polymeren van hoge kwaliteit.
Zelfherstellend plastic
Liponzuur heeft een ringstructuur waarin twee zwavelatomen aan elkaar gekoppeld zijn. Na verbreking van die koppeling kunnen de zwavelatomen reageren met andere monomeren. Dat proces was al bekend, maar nu is dus een een manier ontdekt om het gecontroleerd te laten verlopen zodat langere polymeren te maken zijn.
Aan het molecuul zit ook een carboxygroep, die gemakkelijk reageert met metaalionen. Die kunnen de polymeren crosslinken, waardoor een zacht, elastisch materiaal ontstaat. Door het indampen van een oplossing van het molecuul in water met natriumhydroxide ontstaat juist een stevige film via ionenverbindingen. De polymerisatie is in beide gevallen een omkeerbaar proces, wat het materiaal ook nog eens zelf-herstellend maakt. Als je er een snee in maakt, kun je die herstellen door beide randen tegen elkaar te drukken. Binnen een paar minuten zitten die dan weer vast.
Recyclen zonder kwaliteitsverlies
Het onderzoeksteam hoefde geen aanpassingen van de monomeer te ontwerpen voor de reversibele polymerisatie. De polymeren eenvoudigweg blootstellen aan natriumhydroxide en je ontbindt ze in monomeren. Na toevoeging van wat zuur slaan de monomeren neer en zijn ze te verzamelen. De kwaliteit van de gerecyclede monomeren is identiek aan die van het originele materiaal. Het materiaal is een aantal keren te recyclen zonder kwaliteitsverlies.
Een echte industriële toepassing is echter nog een eind weg. Na de vondst ging het team experimenteren met het maken van nieuwe polymeren met andere functionaliteiten, en zochten ze naar een beter begrip van het (de)polimerisatieproces. Hoewel het al mogelijk is 87 procent van de monomeren terug te winnen willen de onderzoekers de 100 procent zo dicht mogelijk benaderen. De experimenten laten zien dat harde en elastische polymeren te maken zijn op een gecontroleerde manier en dat ze ook weer te depolymeriseren zijn.
