הפוליאמיד קשיח וגמיש ומאפשר לסובב אותו ולשכב אותו מבלי להישבר. קרדיט: לורנץ מנקר/EPFL
בחברה התעשייתית המהירה של היום, החיפוש אחר חומרים ידידותיים לסביבה דחוף יותר מתמיד. פלסטיק, המהווה חלק נפוץ בחיי היומיום, מציג בעיות סביבתיות מרכזיות, בעיקר בשל מקורות הדלק המאובנים וההשלכה הבעייתית שלהם.
כעת, מחקר בראשות הצוות של ג'רמי לוטרבאכר ב-EPFL חושף גישה חלוצית לייצור פלסטיק בעל ביצועים גבוהים ממשאבים מתחדשים. המחקר, שפורסם ב קיימות הטבעמציגה שיטה חדשנית ליצירת פוליאמידים – סוג של פלסטיק הידוע בחוזקם ובעמידותו, המפורסם שבהם הם הניילונים – תוך שימוש בליבת סוכר המופקת מפסולת חקלאית.
השיטה החדשה ממנפת משאב מתחדש, וגם משיגה את השינוי הזה ביעילות ובמינימום השפעה סביבתית.
שחול מדויק ביותר של חוט הדפסת תלת מימד. קרדיט: לורנץ מנקר/EPFL
יתרונות ויעילות סביבתיים
"פלסטיק טיפוסי המבוסס על מאובנים זקוק לקבוצות ארומטיות כדי לתת קשיחות לפלסטיק שלהם – זה נותן להם תכונות ביצועים כמו קשיות, חוזק ועמידות בטמפרטורות גבוהות", אומר Luterbacher. "כאן, אנחנו מקבלים תוצאות דומות אבל משתמשים במבנה סוכר, שנמצא בכל מקום באופיו ובדרך כלל לא רעיל לחלוטין, כדי לספק תכונות קשיחות וביצועים."
לורנץ מנקר, המחבר הראשי של המחקר, ועמיתיו פיתחו תהליך נטול זרז להמרת דימתיל גליאוקסילט קסילוז, פחמימה מיוצבת העשויה ישירות מביומסה כמו עץ או קלחי תירס, לפוליאמידים איכותיים. התהליך משיג מרשים אָטוֹם יעילות של 97%, כלומר כמעט כל חומר המוצא משמש במוצר הסופי, מה שמפחית בצורה דרסטית את הפסולת.
סיבי הפוליאמיד הצבועים והטבעיים לאחר שחול. קרדיט: לורנץ מנקר/EPFL
הפוליאמידים המבוססים על ביו מציגים תכונות שיכולות להתחרות עם עמיתיהם המאובנים, ומציעים אלטרנטיבה מבטיחה ליישומים שונים. יתרה מכך, החומרים הפגינו חוסן משמעותי באמצעות מחזורים מרובים של מיחזור מכני, תוך שמירה על שלמותם וביצועיהם, שהם גורם מכריע לניהול מחזור החיים של חומרים בני קיימא.
היישומים הפוטנציאליים של הפוליאמידים החדשניים הללו הם עצומים, החל מחלקי רכב ועד מוצרי צריכה, כולם עם טביעת רגל פחמנית מופחתת משמעותית. הניתוח הטכנו-כלכלי והערכת מחזור החיים של הצוות מצביעים על כך שחומרים אלה יכולים להיות במחיר תחרותי מול פוליאמידים מסורתיים כולל ניילונים (למשל ניילון 66), עם הפחתה של פוטנציאל ההתחממות הגלובלית של עד 75%.
מימון: הקרן הלאומית למדע השוויצרית (SNSF), NCCR Catalysis, מענק מארי Sklodowska-Curie, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, קרן אתגר אסטרטגיה תעשייתית (ISCF) אריזות פלסטיק בנות קיימא חכמות, מרכז חדשנות חומרים בר קיימא.
הייצור של חומרים אלה מוגדל כעת על ידי הספין-אוף של EPFL, Bloom Biorenewables, במאמץ להביא אותם לשוק.
