De samenleving van vandaag zou niet kunnen bestaan zonder plastic, van goedkope massaproducten tot gespecialiseerde hightechmaterialen. Het gebruik van kunststoffen heeft echter ook nadelen. Deze omvatten het verbruik van fossiele brandstoffen en de toenemende hoeveelheden afval. Het maken van hoogwaardige kunststoffen uit biomassa die kan worden afgebroken tot herbruikbare componenten zou een nieuwe strategie kunnen zijn om deze nadelen te verminderen. Het “vernietigingsmechanisme” zou worden verzonden met licht van een bepaalde golflengte, zoals aangetoond door onderzoekers over het onderwerp.
Biomassa is een duurzame, vaak spotgoedkope grondstof die aan populariteit wint bij het maken van hoogwaardige kunststoffen. Biobased plastics hebben echter hetzelfde probleem van onvoldoende recycling. Kunststoffen moeten constant stabiel zijn tijdens gebruik, zonder de mogelijkheid van vroegtijdige degradatie. Recycling zou idealiter upcycling moeten zijn in plaats van downcyclen. De gemaakte bouwstenen moeten converteerbaar zijn naar een ander hoogwaardig materiaal. Dit zouden idealiter monomeren moeten zijn die opnieuw kunnen worden gepolymeriseerd om vergelijkbare hoogwaardige polymeren te maken.
Om deze uitdaging aan te gaan, heeft een interdisciplinair team van onderzoekers uit de Verenigde Staten – Jayaraman Sivaguru van het Center for Photochemical Sciences, Bowling Green State University in Bowling Green, Ohio, en Mukund P Sibi en Dean C Webster van North Dakota State University in Fargo – hebben gekozen voor biobased plastics waarvan degradatie kan worden getriggerd door bestraling met licht. Ze konden verknoopte polymeren ontwikkelen die bouwstenen in hun ruggengraat bevatten op basis van vanilline. Vanilline kan worden geproduceerd uit materialen zoals lignine, een bijproduct van de productie van cellulose.
Het door het team ontwikkelde vanillinederivaat absorbeert licht bij 300 nm en komt in een aangeslagen toestand. Dit leidt tot een chemische reactie die de afbraak van het polymeer in gang zet. Omdat deze golflengte niet is opgenomen in het spectrum van zonlicht dat de aarde bereikt, wordt ongeplande degradatie vermeden. De onderzoekers wisten 60 procent van de monomeren terug te winnen, die zonder kwaliteitsverlies weer gepolymeriseerd konden worden.
Foto-afbreekbare, recyclebare en hernieuwbare verknoopte polymeren gemaakt van biomassabronnen zijn een veelbelovende benadering voor het produceren van duurzamere kunststoffen. Door licht veroorzaakte degradatie is milieuvriendelijk en biedt het voordeel van ruimtelijke en temporele controle.
Het onderzoek werd gefinancierd door de National Science Foundation.
Bron: Bioenergy-news
