Naukowcy stworzyli bioplastik molekularny, który jest mocniejszy od plastików dostępnych na rynku, odporny na wysokie temperatury i całkowicie rozkłada się w ziemi w ciągu 50 dni. Czy to ostateczna alternatywa dla zrównoważonego rozwoju?
W najnowszych badaniach przedstawiono postęp, który może rozwiązać problem zanieczyszczenia plastikiem. Naukowcy opracowali molekularny plastik bambusowy (BM-plastic), który łączy wytrzymałość materiałów petrochemicznych z całkowitą biodegradowalnością.
Ten nowy materiał, stworzony z celulozy bambusowej, zapowiada się jako realna i zrównoważona alternatywa dla tradycyjnego plastiku. Kluczową strategią było zmodyfikowanie struktury molekularnej bambusa za pomocą nowatorskiego procesu chemicznego.
Głównym ograniczeniem obecnych biotworzyw jest ich niska jakość w porównaniu z tworzywami sztucznymi dostępnymi na rynku, takimi jak ABS lub polietylen (HDPE). Jednak tworzywo bambusowe odwraca tę tendencję.
Badanie zostało przeprowadzone przez naukowców z Northeast Forestry University w mieście Harbin w Chinach i opublikowane w tym tygodniu w prestiżowym czasopiśmie Nature Communications.
Mocniejsze niż tradycyjne tworzywa sztuczne
BM-plastic wykazał się wyjątkową wytrzymałością mechaniczną, przewyższającą większość komercyjnych tworzyw sztucznych i biotworzyw. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 110 MPa, a stabilność termiczna utrzymuje się powyżej 180 °C.
Do produkcji tego nowatorskiego materiału wykorzystuje się bambus jako surowiec, który jest zasobem obfitym i szybko rosnącym, niekonkurującym z produkcją żywności. Proces opiera się na „inżynierii molekularnej” wspomaganej przez rozpuszczalniki.
Najpierw rozpuszczalniki służą do rozłożenia sieci celulozy bambusa na poziomie molekularnym. Następnie stosuje się bodziec w postaci etanolu, aby odbudować i zagęścić wiązania, uzyskując mocniejszą i uporządkowaną strukturę molekularną w końcowym materiale. Metoda ta jest kompatybilna z technikami przemysłowymi, takimi jak wtryskiwanie i formowanie.
W pełni nadający się do recyklingu i ekologiczny
Największą zaletą nowego materiału dla środowiska są jego właściwości cyrkularne. BM-plastic wykazał się recyklingowalnością w obiegu zamkniętym.
Po ponownym przetworzeniu plastik bambusowy zachowuje 90% swojej pierwotnej wytrzymałości mechanicznej. Ponadto ulega całkowitej degradacji w naturalnym glebie w ciągu zaledwie 50 dni, eliminując obawy związane z gromadzeniem się odpadów na wysypiskach i w oceanach.
Konkurencyjny pod względem kosztów i zastosowań
Analiza techniczno-ekonomiczna badań potwierdza, że koszt produkcji BM-plastic jest konkurencyjny w stosunku do kosztów produkcji tworzyw sztucznych dostępnych na rynku i innych biotworzyw. Ma to fundamentalne znaczenie dla jego zastosowania na skalę przemysłową.
Naukowcy wskazują, że materiał ten może być wykorzystywany w wielu sektorach, od komponentów samochodowych po panele budowlane, stanowiąc realne rozwiązanie pozwalające ograniczyć globalne zanieczyszczenie tworzywami sztucznymi i zmniejszyć zależność od paliw kopalnych.
