En ny type plast kan brukes flere ganger

Ansatte ved Lawrence Berkeley National Laboratory, som tilhører det amerikanske energidepartementet, har laget en ny type polymermateriale. Dette materialet kan, i likhet med et byggesett, demonteres og monteres, og anta nødvendig form, tetthet og fargenyanse uten å miste kvalitet. Denne polymeren kalles polydiketoenamin, eller PDK forkortet.

Mesteparten av plasten som produseres over hele verden er ikke resirkulerbar. Eksperter har brukt en ny metode i produksjonen som muliggjør molekylær resirkulering av produktet.

Den velkjente og vanligste plasten for øyeblikket, PET (polyetylentereftalat), er bare 25 % resirkulerbar. Resten havner i forbrenningsanlegg, på fyllinger eller legger seg i jord og vann.

Plast består vanligvis av lange karbonbaserte molekyler som er bundet sammen for å danne polymerer. På grunn av strukturen sin viser de kjemisk stabilitet – det vil si at de ikke korroderer. For å tilpasse materialet til en spesifikk bruk, tilsettes andre kjemiske komponenter i produksjonen. For eksempel er det behov for tilsetningsstoffer for å gjøre plasten mykere eller omvendt tettere. Deretter kan ikke slike tilsetningsstoffer lenger fjernes fra sammensetningen, selv med spesialisert plastbearbeiding.

Materialer med forskjellige kjemiske komponenter blandes, kombineres og smeltes under resirkuleringsprosessen. Egenskapene til den resirkulerte plasten er nesten umulige å forutsi.

Plastgjenvinning er et stort problem over hele verden. Problemet med forurensning av økosystemet blir tatt opp overalt, og vi må mest sannsynlig forvente at situasjonen vil forverres etter hvert som mengden av uresurert og produsert plast fortsetter å øke.

Det viser seg at monomerene som utgjør PDK lett fjernes ved ganske enkelt å senke materialet ned i en svært sur væske, noe som ødelegger bindingene mellom monomerene og tilleggskomponentene.

Forskere oppdaget denne evnen til PDK når de påførte forskjellige syrer på glassbeholdere som ble brukt til å lage limblandinger. Spesialistene la merke til at limet endret seg. Dette tvang dem til å analysere plasten ved hjelp av kjernemagnetisk resonans og spektroskopi, noe som avslørte monomerenes originalitet.

Ytterligere eksperimenter viste at det sure miljøet bryter ned PDK-polymerer til monomerer, samtidig som de separeres fra ytterligere molekyler. Monomerene kan deretter omdannes til polymerer, som etter resirkulering vil være helt fri for andre komponenter. Eksperter antyder at den nye typen plast kan bli en lovende analog til andre materialer som ikke kan resirkuleres.

Eksperter har allerede planlagt utvikling av PDK-plast med et bredt spekter av termomekaniske egenskaper for senere bruk i tekstil- og 3D-printindustrien. Det er også planlagt å produsere nye typer plast fra plante- og miljøvennlige materialer.

Detaljer om arbeidet ble presentert på sidene til Nature Chemistry (www.nature.com/articles/s41557-019-0249-2).