Ученые смогли превратить отходы растительного масла в экологичный пластик и суперклей
Тестирование прочности на сдвиг адгезивов, нанесенных как на нержавеющую сталь, так и на медь.
Исследователи из университета Макмастера разработали новый способ преобразования отработанного растительного масла в полиэфиры — устойчивую альтернативу полиэтилену. Эти материалы не только экологичны и легко перерабатываются, но и обладают повышенной прочностью и эластичностью. Кроме того, они могут служить основой для сверхпрочного клея, способного выдержать даже вес автомобиля. Публикация в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering подчеркивает потенциал биомассы для создания circular economy в производстве пластмасс.
Пластмассы традиционно производят из сырой нефти и побочных продуктов нефтепереработки, но группа химиков решила проверить, можно ли использовать отходы пищевой промышленности в качестве сырья для создания полезных полимеров. Результатом стал успешный синтез химически перерабатываемых полиэфиров из отработанного растительного масла (Waste Cooking Oil, WCO) — альтернативы полиэтилену (PE) на ископаемом топливе. Исследование, опубликованное в журнале American Chemical Society, также привело к разработке мощного клея, который выдержал испытание весом четырехдверного седана, подняв его на небольшой холм.
Исследователи преобразовали использованное растительное масло в мономеры для получения линейных и разветвленных полиэфиров, имитирующих полиэтилен.
Полиэтилен — самый распространенный пластик в мире благодаря своей высокой устойчивости к разложению, что делает его идеальным для упаковки, труб и контейнеров. Однако эта прочность становится проблемой для окружающей среды: пластиковые изделия не разлагаются и плохо поддаются переработке, загрязняя свалки и океаны, включая Большой Тихоокеанский мусорный полигон. Многие попытки создать замену полиэтилену провалились из-за его невысокой стоимости и превосходных эксплуатационных свойств. Альтернатива должна быть дешевой, экологичной, прочной, универсальной и долговечной.
Отработанное растительное масло оказалось привлекательным сырьем: ежегодно в мире производят около 3,7 миллиарда галлонов этого вещества, и оно представляет собой богатый источник ненасыщенных жирных кислот. В эксперименте ученые сначала преобразовали эти кислоты в длинноцепочечный диэфир C19 с помощью палладиевого катализатора, затем восстановили его до диола. Глицерин из масла превратили в разветвленные 1,3-диолы. Полимеризация этих блоков привела к созданию серии полиэфиров (P1–P7), имитирующих свойства полиэтилена низкой плотности, иногда даже превзошедшего его в эластичности и прочности.
В отличие от фоссильного полиэтилена, новые полиэфиры легко расщепляются, перерабатываются, смешиваются с другими пластмассами и рециклируются в мягких условиях. Разветвленные диолы также обеспечивают высокую адгезию к различным поверхностям, превзойдя коммерческие клеи. Например, клей на основе этих полимеров прочно скрепил листы нержавеющей стали, выдержав вес автомобиля.
Авторы исследования подчеркивают, что результаты демонстрируют потенциал отходов растительного масла как сырья для устойчивых пластмасс. Это увеличивает возможности circular economy, где отходы преобразуются в ценные материалы, способствуя развитию биомассы для экологичных инноваций.
Ссылка на источник: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c16685
