Istraživači sa Državnog univerziteta Kolorado i njihovi partneri razvili su adhezivni polimer koji je jači od trenutnih komercijalno dostupnih opcija, a istovremeno je biorazgradiv i za višekratnu upotrebu. Nalazi, opisani u Nauka, pokazuju kako se uobičajeni, prirodni polimer P3HB može hemijski rekonstruisati za upotrebu kao snažno, ali održivo vezivno sredstvo.
Lepkovi se obično koriste u automobilskoj industriji, ambalaži, elektronici, solarnim ćelijama i građevinarstvu, između mnogih drugih oblasti. Zajedno čine industriju od otprilike 50 milijardi dolara koja podržava veći deo našeg modernog života, ali takođe doprinosi rastućem problemu plastičnog otpada. U radu je opisan rad tima korišćenjem eksperimentalnog, simulacionog i procesnog modeliranja za razvoj zamenskog polimera.
Projekat je vodio uvaženi profesor Univerziteta Judžin Čen na Odseku za hemiju. Drugi partneri u radu su Gregg Beckham iz Nacionalne laboratorije za obnovljivu energiju i profesor Ting Ksu sa Univerziteta u Kaliforniji u Berkliju i istraživači iz njihovih grupa.
Čen je objasnio da je poli(3-hidroksibutirat), poznat kao P3HB, prirodan, biorazgradiv polimer koji mikrobi mogu proizvesti pod pravim biološkim uslovima. Iako polimer nije lepljiv kada je napravljen na taj način, njegova laboratorija je bila u mogućnosti da hemijski rekonstruiše njegovu strukturu kako bi sada pružila jaču adheziju od uobičajenih biorazgradivih opcija dobijenih iz nafte kada se koriste na različitim podlogama ili površinama kao što su aluminijum, staklo i drvo. . Snaga prijanjanja redizajniranog P3HB takođe se može podesiti tako da se prilagodi različitim potrebama primene.
Nalazi su deo većeg cilja Čenove grupe da poboljša i proširi našu sposobnost da se izborimo sa globalnom krizom zagađenja plastikom. Njegov tim je uključen u mnoge napore za razvoj hemijski reciklabilnih, biorazgradivih i uopšte održivijih alternativa današnjim plastičnim materijalima. Rekao je da iako mnogi ljudi inherentno prepoznaju probleme životnog ciklusa koji dolaze sa flašom za vodu za jednokratnu upotrebu, lepkovi predstavljaju zastrašujuće probleme sa manje potencijalnih rešenja.
„Termoset lepkovi na bazi nafte, kao što su Gorilla Glue i J-B Veld, zajedno sa termoplastičnim vrućim topljenjem, može biti veoma teško ili čak nemoguće reciklirati ili oporaviti – pre svega zbog njihove jake veze sa drugim materijalima“, rekao je on. „Naš pristup umesto toga nudi biorazgradivi materijal koji se može koristiti u različitim industrijama sa podesivom ili čak većom snagom u poređenju sa tim opcijama.
Ethan Kuinn je dr. student na CSU i bio je ko-vodeći autor na radu sa postdoktorskim istraživačem Džen Zhangom. Kvin je rekao da su on i Zhang vodili posao oko stvaranja i testiranja materijala.
„Razvili smo uzorak P3HB lepka i bili smo u mogućnosti da ga koristimo sa komercijalno dostupnim pištoljem za lepljenje da testiramo njegovu primenu u zaptivanje kartonskih kutija i drugih svojstava na čeličnim pločama“, rekao je Kvin. „Znao sam da podaci podržavaju da je jači od drugih opcija, ali bio sam šokiran što smo uspeli da pokažemo da daleko nadmašuje tipične opcije za topljenje – držeći do 20 funti na mestu u poređenju sa 15 funti postojećeg lepka. nije mogao da upravlja“.
Čen je rekao da je P3HB biorazgradiv u različitim slučajevima, uključujući okruženja kojima se upravlja i kojima se ne upravlja. To znači da će se prirodno biorazgraditi na deponijama, kao i slana okeanska voda ili zemljište, na primer. To proširuje spektar mogućih opcija za postupanje sa materijalom na kraju njegovog životnog ciklusa. P3HB lepak se takođe može oporaviti, ponovo obraditi i ponovo koristiti.
Tim CSU-a će sada započeti rad na načinima komercijalizacije polimera za široku upotrebu.
„Radimo na dva različita pristupa koji imaju za cilj masovnu proizvodnju, uključujući načine za smanjenje ukupnih troškova i uticaja na životnu sredinu“, rekao je Čen. „Analiza koju je izvršio NREL tim identifikovala je ključne oblasti u kojima bismo mogli da napravimo poboljšanja i nastavićemo da radimo sa konzorcijumom BOTTLE na tim naporima za skaliranje.“
