Команда химиков разрабатывает новый подход к созданию пластика из цельных клеток водорослей и обычных химических компонентов. Биогибридные пластики, полученные таким образом, прочны, легко адаптируются и полностью подлежат вторичной переработке.
Первые пластикоподобные материалы были созданы из природных веществ, но их быстро заменили нефтехимические пластики. Они отличались невысокой стоимостью производства и превосходными свойствами, такими как высокая прочность. Однако их плохая перерабатываемость привела к нарастающему экологическому кризису, заставив учёных переосмыслить индустрию пластмасс и вернуться к созданию пластиков на основе биомассы, или биопластиков.
Чтобы справиться с этим кризисом, доцент Джош Ворч и его команда изобрели новую стратегию повышения возобновляемости и перерабатываемости пластиковых материалов без ущерба для их эксплуатационных характеристик. Они использовали не переработанную биомассу, в данном случае водоросли, вместе с обычными химическими компонентами в шаровой мельнице для получения прочных биогибридных пластиков.
Ключом к созданию прочного материала стала так называемая стратегия механохимического синтеза, которую команда описала в недавнем исследовании, опубликованном в Angewandte Chemie.
Стратегия синтеза возникла благодаря «счастливой случайности», как выразился Ворч. В тот момент, когда команда поместила все материалы из водорослей и химические компоненты в шаровую мельницу — высокоэнергетический смеситель, ситуация изменилась.
Метод шаровой мельницы сократил время синтеза пластика с двух дней до полутора часов и позволил биомассе интегрироваться с синтетическими частями материала, сделав его гибридным пластиком. Это также потенциально масштабируемый процесс, поскольку измельчительное оборудование широко распространено во многих отраслях.
«Это чрезвычайно простой процесс, что делает его очень эффективным способом создания пластика», — сказала Эмили Бёрд, студентка бакалавриата, которая вместе с Мэн Цзяном, ведущим аспирантом проекта, возглавляла работу.
В мире пластмасс шаровая мельница обычно используется для измельчения материалов до более мелких частиц. Впервые исследователи из Виргинского политехнического университета используют её для создания более устойчивых пластиков.
Члены команды разработали гибридный пластик с использованием типа цельных клеток водорослей, известного как спирулина, потому что он недорогой и широко доступен. Они также изучили другие виды биомассы, включая сельскохозяйственные отходы, оставшиеся после обработки урожая.
«Это одна из самых захватывающих частей нашего подхода с использованием шаровой мельницы, поскольку мы считаем, что этот метод применим ко многим различным материалам», — сказал Ворч.
Новый гибридный пластик одновременно прочен и легко адаптируется. Его можно легко переформовать в новые формы или даже полностью разложить. Команда может отдельно извлечь водоросли и химические компоненты из гибридного пластика для повторного использования.
«Эти особенности делают пластик универсальным, гарантируя, что он сам не станет отходами», — сказал Цзян.
Предоставлено:
[Virginia Tech](https://phys.org/partners/virginia-tech/)