מדענים המציאו דרך לייצר פולימרים הניתנים למחזור ויציבים מתאית, המציעים חלופה בת קיימא לפלסטיק מסורתי. פיתוח זה פותח אפשרויות חדשות בייצור חומרים ידידותיים לסביבה. למעלה סרט שקוף עשוי מהפולימר החדש שניתן למחזור שפותח במחקר זה. קרדיט: פנג לי
תאית, שמקורה באופן נרחב מחומר צמחי, יכולה להפוך למולקולות ליצירת קטגוריה חדשה של פולימרים הניתנים למחזור, המציעה אלטרנטיבה בת קיימא לפלסטיקים מסוימים.
חוקרים מאוניברסיטת הוקאידו עשו צעד משמעותי קדימה בשאיפה לייצר פלסטיק בר מיחזור אך יציב מחומרים צמחיים. זוהי דרישה מרכזית להפחתת נטל זיהום הפלסטיק בסביבה. הם פיתחו שיטה נוחה ורב-תכליתית להכנת מגוון פולימרים מכימיקלים המופקים מתאית צמחית; באופן מכריע, פולימרים אלה ניתנים למיחזור מלא. השיטה פורסמה בכתב העת אותיות מאקרו ACS.
תאית היא אחד המרכיבים הנפוצים ביותר של ביומסה המופקת מצמחים, בהיותו חלק מרכזי בדפנות התא הקשוחות המקיפות את כל תאי הצמח. ניתן להשיגו בקלות מפסולת צמחית, כגון קש ונסורת, לכן, שימוש בו כחומר מוצא לייצור פולימרים אינו אמור להפחית את זמינות הקרקע החקלאית לייצור מזון. תאית היא פולימר פוליסכריד ארוך שרשרת, כלומר הוא מורכב ממספר קבוצות סוכר, במיוחד גלוקוז, המקושרות יחדיו בקשרים כימיים.
פריצת דרך בסינתזה של פולימרים
כדי לייצר את הפולימרים החדשים שלהם, צוות הוקאידו השתמש בשתי מולקולות קטנות זמינות מסחרית, levoglucosenone (LGO) ודיhydrolevoglucosenone (Cyrene), העשויות מתאית. הם פיתחו תהליכים כימיים חדשים להמרת LGO ו-Cyrene למגוון פולימרים פוליסכרידים לא טבעיים. שינוי המבנה הכימי המדויק של הפולימרים מציע את היכולת ליצור חומרים שונים עבור מגוון יישומים אפשריים.
"האתגרים הגדולים ביותר שלנו היו שליטה בתגובת הפילמור המקשרת את מולקולות המונומר הקטנות יותר יחד, והשגת חומרים פוליסכרידים יציבים מספיק עבור יישומים נפוצים ועם זאת מסוגלים להתפרק ולמחזר על ידי תנאים כימיים ספציפיים", אומר עוזר פרופסור פנג לי, א. מחבר מקביל.
משמאל: Toshifumi Satoh, Yuta Mizukami, Feng Li ו-Takuya Isono מצוות המחקר. קרדיט: פנג לי
לי מוסיף שההפתעה הגדולה ביותר במהלך המחקר הייתה השקיפות הגבוהה של סרטי הפולימרים שהם יצרו, מה שעשוי להיות חיוני עבור סוג היישומים המומחים שהפולימרים האלה נראים הכי מתאימים להם. "מכיוון שהחומרים די קשיחים, ייתכן שיהיה קשה להשתמש בהם כחומרים פלסטיים גמישים, כמו שקיות ניילון, אז אני מצפה שהם יהיו מתאימים יותר לחומרים בעלי ביצועים גבוהים ליישומים אופטיים, אלקטרוניים וביו-רפואיים", פרופ' טושיפומי סאטו. , מוסיף המחבר המקביל האחר.
קבוצות מחקר אחרות ברחבי העולם בודקות גם הן את הפוטנציאל לייצור פולימרים מחליפי פלסטיק מצמחים, וכמה 'ביופלסטיקים' כאלה כבר זמינים מסחרית, אבל הקבוצה של Satoh הוסיפה הזדמנות חדשה ומשמעותית לתחום המתפתח במהירות.
הצוות מתכנן כעת לבחון אפשרויות נוספות, אך הווריאציות המבניות האפשריות הן כה רבות עד שהם רוצים לשלב כוחות עם מומחים בכימיה חישובית, בינה מלאכותית וסינתזה אוטומטית כדי לחקור את האפשרויות.
"אנו מקווים שעבודה זו תפתח מגוון רחב של פולימרים פוליסכרידים לא טבעיים שימושיים כדי להפוך לחלק מלולאה סגורה בת קיימא של סינתזה מביומסה עם מיחזור יעיל", מסכם לי.
המחקר מומן על ידי ה אוניברסיטת הוקאידו וקרן Fujimori למדע וטכנולוגיה.
