იაპონიის Tokyo Metropolitan University-ის პროფესორ კოტოჰირო ნომურას კვლევითმა ჯგუფმა, Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology-ისა და The University of Shiga Prefecture-ის მეცნიერებთან თანამშრომლობით, შექმნა ახალი ბიოწარმოშობის პოლი(ესტერ-ამიდები), რომლებიც მიიღება არასაკვები განახლებადი ნედლეულიდან. ეს მასალები არა მხოლოდ ქიმიურად გადამუშავებადია, არამედ მექანიკური თვისებებით, განსაკუთრებით გაჭიმვისას, აღემატება ფართოდ გამოყენებულ პლასტმასებს, როგორიცაა პოლიეთილენი (PE) და პოლიპროპილენი (PP).

რატომ არის ეს მნიშვნელოვანი?

მდგრადი განვითარების ერთ-ერთი მთავარი ამოცანაა ისეთი პოლიმერების შექმნა, რომლებიც: მზადდება განახლებადი რესურსებისგან, გამოყენების შემდეგ შესაძლებელია ქიმიურად დაიშალოს საწყის კომპონენტებად, ამავე დროს არ ჩამოუვარდება ჩვეულებრივ პლასტმასებს სიმტკიცითა და გამძლეობით.
აქამდე სამივე მოთხოვნის ერთდროულად დაკმაყოფილება რთული იყო. ახალი კვლევა აჩვენებს, რომ ამის მიღწევა შესაძლებელია.

რისგან მზადდება ახალი პოლიმერები

მეცნიერებმა გამოიყენეს სამი ძირითადი ბიოწარმოშობის კომპონენტი: არასაკვები მცენარეული ზეთები – გრძელი ცხიმოვანი მჟავების წყარო, ამინომჟავები – ცილების სამშენებლო ბლოკები, შაქრებისგან მიღებული ქარვის მჟავა.
ამ ნედლეულისგან მიიღეს მაღალი მოლეკულური მასის პოლიმერები სპეციალური კატალიზური სინთეზის მეთოდით.

განსაკუთრებული მექანიკური თვისებები

კვლევის შედეგებმა აჩვენა, რომ ახალი მასალები: გამოირჩევა მაღალი გაჭიმვის სიმტკიცით,. ინარჩუნებს სიმტკიცისა და დრეკადობის კარგ ბალანსს.
ეს მაჩვენებლები უკეთესია, ვიდრე მრავალი კომერციული პოლიოლეფინის (პოლიეთილენისა და პოლიპროპილენის) შემთხვევაში.

თვითაღდგენის უნარი

ფენილალანინის შემცველი ერთ-ერთი პოლიმერი კიდევ უფრო საინტერესო თვისებას ავლენს — მას შეუძლია ოთახის ტემპერატურაზე სწრაფი თვითაღდგენა. დაზიანების შემდეგ მასალა ნაწილობრივ აღადგენს საკუთარ სტრუქტურას დამატებითი დამუშავების გარეშე.

ქიმიური გადამუშავება

ახალი პოლიმერები მხოლოდ ბიოწარმოშობის კი არ არის, არამედ ქიმიურად რეციკლირებადიც. ალკოჰოლის მონაწილეობით მიმდინარე ტრანსესტერიფიკაციის რეაქციის საშუალებით შესაძლებელია მათი დაშლა საწყის მონომერებად. ამის შემდეგ იგივე ნაერთები ხელახლა გამოიყენება ახალი პოლიმერის დასამზადებლად.

ასეთი მიდგომა სრულად შეესაბამება ცირკულარული ეკონომიკის პრინციპებს, სადაც ნედლეული მრავალჯერ ბრუნდება წარმოებაში და ნარჩენები მნიშვნელოვნად მცირდება.

როგორ მზადდება პოლიმერი?

სინთეზისთვის გამოყენებულია ოლეფინური მეტათეზის პოლიმერიზაცია.ამ პროცესში კატალიზატორის დახმარებით ნახშირბად-ნახშირბადის ორმაგი ბმები ერთმანეთთან გადაჯგუფდება, ხოლო თანმდევ პროდუქტად გამოიყოფა ეთილენი. ეს მეთოდი საშუალებას იძლევა მიღებულ იქნას მაღალი ხარისხის, მაღალი მოლეკულური მასის პოლიმერები.

კვლევის მნიშვნელობა

მეცნიერები მიიჩნევენ, რომ ახალი ბიოწარმოშობის პოლიმერიები შეიძლება გახდეს მნიშვნელოვანი ნაბიჯი ისეთი პლასტმასებისკენ, რომლებიც: აღარ იქნება დამოკიდებული ნავთობზე, დამზადდება განახლებადი რესურსებისგან, გამოყენების შემდეგ მთლიანად გადამუშავდება,
ამავე დროს შეინარჩუნებს ან გადააჭარბებს თანამედროვე პლასტმასების მექანიკურ თვისებებს.

კვლევის ავტორთა შეფასებით, მსგავსი მასალები მომავალში მნიშვნელოვან როლს შეასრულებს მდგრადი პოლიმერული ტექნოლოგიებისა და ცირკულარული ეკონომიკის განვითარებაში.