In onze snel geïndustrialiseerde wereld is de zoektocht naar duurzame materialen nog nooit zo dringend geweest. Kunststoffen, alomtegenwoordig in het dagelijks leven, vormen een grote uitdaging voor het milieu, voornamelijk vanwege hun fossiele brandstof en problematische afvalverwerking.
Nu onthult een onderzoek onder leiding van het team van Jeremy Luterbacher aan de EPFL een baanbrekende aanpak voor de productie van hoogwaardige kunststoffen uit hernieuwbare bronnen. Het onderzoek, gepubliceerd in Nature Sustainability, introduceert een nieuwe methode voor het maken van polyamiden – een klasse kunststoffen die bekend staat om hun sterkte en duurzaamheid, waarvan nylons de bekendste zijn – met behulp van een suikerkern afkomstig van landbouwafval.
De nieuwe methode maakt gebruik van een hernieuwbare bron en voert deze transformatie efficiënt en met minimale milieueffecten uit.
“Typische kunststoffen op fossiele basis hebben aromatische groepen nodig om hun kunststoffen stijfheid te geven – dit geeft ze prestatie-eigenschappen zoals hardheid, sterkte en bestendigheid tegen hoge temperaturen,” zegt Luterbacher. “Hier krijgen we vergelijkbare resultaten, maar gebruiken we een suikerstructuur, die alomtegenwoordig is in de natuur en over het algemeen volledig niet giftig, om stijfheid en prestatie-eigenschappen te leveren.”
Lorenz Manker, de hoofdauteur van het onderzoek, en zijn collega’s ontwikkelden een katalysatorvrij proces om dimethylglyoxylaat xylose, een gestabiliseerd koolhydraat dat rechtstreeks uit biomassa zoals hout of maïskolven wordt gemaakt, om te zetten in hoogwaardige polyamiden. Het proces bereikt een indrukwekkende atoomefficiëntie van 97%, wat betekent dat bijna al het uitgangsmateriaal wordt gebruikt in het eindproduct, wat de hoeveelheid afval drastisch vermindert.
De biogebaseerde polyamiden vertonen eigenschappen die kunnen concurreren met hun fossiele tegenhangers en bieden daarmee een veelbelovend alternatief voor verschillende toepassingen. Bovendien vertoonden de materialen een aanzienlijke veerkracht tijdens meerdere cycli van mechanische recycling, waarbij ze hun integriteit en prestaties behielden, wat een cruciale factor is voor het beheer van de levenscyclus van duurzame materialen.
De potentiële toepassingen voor deze innovatieve polyamiden zijn enorm, variërend van auto-onderdelen tot consumentengoederen, allemaal met een aanzienlijk kleinere koolstofvoetafdruk. Uit de technisch-economische analyse en levenscyclusanalyse van het team blijkt dat deze materialen concurrerend geprijsd kunnen worden ten opzichte van traditionele polyamiden, waaronder nylons (bijv. nylon 66), met een potentiële vermindering van de opwarming van de aarde tot 75%.
De productie van deze materialen wordt nu opgeschaald door de spin-off van de EPFL, Bloom Biorenewables, in een poging om ze op de markt te brengen.
https://www.bloombiorenewables.com/
Author: Nik Papageorgiou
Source: EPFL
This content is distributed under a Creative Commons CC BY-SA 4.0 license. You may freely reproduce the text, videos and images it contains, provided that you indicate the author’s name and place no restrictions on the subsequent use of the content. If you would like to reproduce an illustration that does not contain the CC BY-SA notice, you must obtain approval from the author.