Polimerul din plastic degradabil care se descompune în lumina soarelui și în aer

Coșul de gunoi din plastic înăbușă litoralul și oceanele, deoarece polimerii din plastic nu se descompun cu ușurință. Dar un nou tip de plastic degradabil din punct de vedere al mediului ar putea contribui la schimbare: se descompune în aproximativ o săptămână în lumina soarelui și în aer, potrivit unui studiu recent publicat în Jurnalul Societății Americane de Chimie (JACS). Caracterizarea chimică utilizând rezonanța magnetică nucleară (RMN) și spectroscopia de masă, printre alte tehnici, a dezvăluit că plasticul descompus rapid în lumina soarelui este conceput dintr-un polimer pe bază de petrol în acid succinic, o moleculă mică non-toxică naturală care nu lasă fragmente microplastice în mediu inconjurator.

Deși un plastic sensibil la soare s-ar putea să nu fie o alegere bună pentru sticlele sau pungile care trebuie să dureze mai mult de o săptămână pe rafturi, integrarea polimerului degradabil pentru mediu ca ingredient minor sau cu alți polimeri biodegradabili, ar putea ajuta la accelerarea descompunerii acestor materiale. în depozitele de deșeuri, spune coautorul Liang Luo, om de știință în materie organică la Universitatea Huazhong de Știință și Tehnologie din Wuhan, China. Materialul flexibil și degradabil ar putea fi util în interiorul electronicii, spune el. Sigilat în interiorul unui telefon mobil sau al altui dispozitiv electronic flexibil, polimerul ar putea rezista ani de zile izolat de lumină și oxigen, notează Luo, iar în timp face smartphone-urile mai ușor de eliminat la sfârșitul duratei de viață. Subprodusul acid succinic ar putea fi reciclat pentru utilizări comerciale în industria farmaceutică și alimentară, adaugă Luo. Când Luo a dezvoltat plasticul pentru prima dată în 2020, a intenționat să-i schimbe culoarea cu ajutorul pH-ului, pentru a fi folosit ca senzor chimic. Dar apoi a observat că roșul intens natural a plasticului s-a estompat rapid și filmul de plastic s-a rupt în câteva zile în lumina soarelui. În polimerii conjugați ca acesta, care au un lanț de coloană vertebrală lungă de legături duble și simple alternante, culoarea materialului provine din structura sa moleculară – lanțuri lungi de monomeri – mai degrabă decât din colorant. Pierderea acestei culori înseamnă că lanțurile s-au împărțit în unitățile lor de monomer. Despicarea lanțurilor polimerice este adesea un pas dificil în descompunerea materialelor plastice, spune Luo. „Dar pentru polimerul nostru, putem folosi pur și simplu lumina soarelui.” Folia de plastic roșie se rupe în lumina soarelui și în aer timp de 7 zile. Luo și coautorii au căutat să înțeleagă chimia modului în care plasticul se descompune. Au folosit RMN pentru a caracteriza structura polimerului pe baza câmpului său magnetic. Polimerul intact are două vârfuri largi RMN corespunzătoare lanțurilor de polimeri.

Dar după expunerea la lumina soarelui, materialul dă doar un vârf ascuțit, „ca un ac”, spune Luo, indicând compoziția sa moleculară care s-a schimbat. Vârful ascuțit al RMN corespunde structurii acidului succinic, care se formează în timpul reacției de degradare. Procesul pare să utilizeze degradarea foto-oxidativă, în care iradierea soarelui rupe coloana vertebrală de carbon dublă și triplă a polimerului. Mecanismul de degradare postulat este total diferit de defalcarea altor materiale plastice degradabile, de exemplu prin hidroliza legăturilor esterice sau amidice, spune chimistul de materiale Zhibin Guan de la Universitatea din California, Irvine, care nu a fost implicat în noul studiu. Mecanismul nu apare în mod clar la materialele plastice de consum care se aruncă pe plajele însorite. Este posibil ca degradarea să se producă în alte materiale plastice polimerice conjugate, dar „va fi nevoie de mai multă muncă pentru a demonstra generalitatea acestui mecanism”, spune Guan. În cele din urmă, lucrarea este „un exemplu interesant de polimeri conjugați degradabili”, adaugă el, care ar putea fi valoros pentru o varietate de aplicații, cum ar fi electronica, în viitor. Chimistul polimer Eugene Chen de la Universitatea de Stat din Colorado din Fort Collins numește lucrarea recentă un „tur de forță” care abordează mai multe provocări cheie în proiectarea plasticului și realizează „degradarea plastică aproape ideală”. „Vom continua să explorăm degradarea materialelor plastice”, spune Luo, privind înainte. Deși nu are un calendar pentru comercializare, el spune că studiul „ar putea dura 5 sau 10 ani”. Sursa: http://blog.pnas.org