Ang Ating Pag-asa sa Petrolyo Maaaring Bawasan Hindi Lang sa Pamamagitan ng mga EV, Kundi sa mga Sustainable na Plastik

Paggamit ng mga Pananim para Lumikha ng Sustainable na Plastik

Kapag iniisip natin ang langis, iniisip natin ito pangunahing bilang panggatong para sa mga sasakyan, barko, at eroplano. Ngunit ang mga petrochemical, kung saan malaking bahagi ay mga plastik o mga sangkap para gumawa ng plastik, ay kumakatawan sa 12% ng pandaigdigang pangangailangan sa langis.

Habang madalas itinuturing ang konsumo ng langis bilang isang pollutant dahil sa carbon emissions, microplastics ay patuloy na nagiging alalahanin. Ang paggawa ng plastik mula sa langis ay nag-aambag sa paglabas ng parehong carbon at microplastics.

Kaya, magandang balita na mas maraming sustainable na materyales ng plastik ang nasa horizon na ngayon.

Mga mananaliksik mula sa Switzerland’s Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), ang University of Applied Sciences and Arts of Western Switzerland, at ang University of Manchester, ay nakabuo ng isang pinagmulan para sa sustainable na plastik mula sa mga basura ng agrikultura.

Mas tiyak, lumikha sila ng sustainable na polyamides gamit ang isang sugar core na nagmula sa basura ng agrikultura.

Bakit Polyamides?

Maraming produkto ng plastik, tulad ng nylons, isang subclass ng polyamides, ay kailangang napakatibay. Para dito, umaasa sila sa isang tiyak na kemikal na estruktura na tinatawag na aromatic group.

Ang mga aromatic groups na ito ay nagbibigay sa plastik ng katigasan, lakas, at resistensya sa mataas na temperatura. Gayunpaman, kadalasan rin ito ang nagiging dahilan kung bakit ang mga plastik ay hindi nabubulok at nakakalason sa kapaligiran.

Pinagmulan: Master Organic Chemistry

Ang isang polyamide na gumagamit ng organikong asukal imbis na aromatic compound ay magiging mas kaunti ang toxicity. Ang paggamit ng polyamide ng EPFL ng ganitong asukal, na nagmumula sa basura ng agrikultura, ay higit pang nagpapataas ng aspeto ng sustainability ng kanilang tuklas.

Isang Bagong Uri ng Plastik

Nabuo nila ang isang proseso na walang catalyst upang i-convert ang dimethyl glyoxylate xylose, isang stabilized na asukal na direktang gawa mula sa biomass tulad ng kahoy o butil ng mais, sa mataas na kalidad na polyamides. Ang proseso ay umaasa sa isang serye ng mga hakbang, nagsisimula sa pag-init ng materyal sa 140°C at pagkatapos ay 250–260 °C.

Pinagmulan: Nature.com

Ang proseso ay napakabisa rin, na may 97% atom efficiency, na nangangahulugang halos lahat ng paunang materyal ay na-convert sa polyamides.

Sinubukan ang nabuong materyal upang suriin ang kemikal at pisikal na katangian nito.

Napatunayan na ito ay kasing tibay, kung hindi man mas matibay, sa init kumpara sa tradisyunal na polyamides na gawa sa fossil fuel. Nagpakita rin ito ng mahusay na tibay at mekanikal na resistensya (tensile strength).

Pinagmulan: Nature.com

Isang limitasyon na natuklasan ng mga mananaliksik ay maaaring sensitibo ang materyal sa pagkakalantad sa malaking dami ng tubig, kaya hindi ito maaaring ilubog. Maari rin itong masyadong permeable sa oxygen at tubig para magamit sa manipis na food packaging. Mahalaga, marami pang posibleng aplikasyon ang nananatili.

Sustainable na Plastik Handa na para sa Industriyal na Paggamit

Kagamitang Magamit

Isa pang salik na dapat isaalang-alang para sa mga industriyal na aplikasyon ay ang “processability.” O ang kadalian ng pag-convert ng mga hilaw na sangkap ng plastik sa kapaki-pakinabang na materyales.

Ipinakita ng mga mananaliksik na ang kanilang bagong materyal ay maaaring magamit para sa piston injection molding at high-shear twin-screw extrusion, na parehong karaniwang pamamaraan sa paghubog ng plastik.

Pinagmulan: EPFL

Sinubukan din nila ang mga katangian nito para sa 3D printing, gamit ang mataas na temperatura upang matagumpay na makagawa ng iPhone 11 case.

Pinagmulan: EPFL

Pag-recycle

Isa pang pagsubok ay ang pagsusuri sa potensyal ng pag-recycle ng bagong polyamide na materyal. Ginamit muli nila ang plastik sa pamamagitan ng high-shear twin-screw extrusion ng 3 beses.

Ang tensile properties ay nanatiling halos pareho sa tatlong cycle.

Ang kulay ay bahagyang tumaas sa bawat cycle. Gayunpaman, kung kinakailangan, maaaring alisin nang tuluyan ang orange na kulay sa pamamagitan ng pag-aayos ng proseso ng produksyon (pinahusay na purification ng diamines), kaya hindi ito magiging malaking isyu.

Sa pangkalahatan, ang mechanical recycling ay nagpakita ng magandang performance, na katumbas o mas mahusay kaysa sa umiiral na suplay ng plastik.

Sa huli, sinuri din nila ang posibilidad ng chemical recycling bilang isang end-of-life na opsyon para sa plastik. Ito ay labis na nakasalalay sa malalakas na asido tulad ng sulfuric acid ngunit ipinakita na maaaring ganap na i-recycle gamit ang mga kemikal sa katapusan.

Isang Cost-Competitive na Alternatibo

Para tanggapin ng industriya ang ganitong sustainable na plastik (nang walang pagbabago sa regulasyon), kailangan nitong maging cost-competitive laban sa mga itinatag na kemikal na gawa sa fossil fuel.

Ang presyo ng nylon 66, ang pinaka-karaniwang polyamide, ay karaniwang nasa pagitan ng $3,000-7,000/ton. Ang mga presyo ng bagong materyal ay magiging katulad na saklaw, kahit na ipagpalagay na medyo mataas ang gastos para sa pinagmulan ng materyal.

Posibleng, ang paggamit ng mga materyales mula sa mas murang pinagmulan tulad ng butil ng mais ay makapagpababa pa ng presyo.

Pinagmulan: Nature.com

Bukod sa pagiging price competitive, ang bagong materyal ay mas kaunting naglalabas ng carbon at greenhouse gases kumpara sa mga umiiral na produkto sa merkado, lalo na kung gumagamit ng xylose mula sa butil ng mais imbis na commercial xylose.

Sustainable na Plastik – Isang Kailangan na Pag-unlad

Kailangan ang mga bagong uri ng bio-plastics, tulad ng sa pag-aaral na ito, upang mabawasan ang konsumo ng fossil fuels.

Ito ay kumakatawan sa isang bagong hakbang, kung saan isang bagong uri ng mga molekula ng plastik na may katulad o mas mahusay na performance ang nililikha imbis na subukang muling likhain ang tradisyunal na kemikal ng plastik gamit ang biomaterial na pinagmulan.

Malamang, ang pagpapalit ng aromatic groups mula sa fossil fuels ng mga biological sugars ay simula pa lamang.

Ang pamamaraang ito ay mas mahirap ngunit nagbibigay-daan din sa mga bagong suplay ng plastik na nagtataglay ng maraming benepisyo kumpara sa tradisyonal:

• Mas mababang carbon footprint.
• Mas kaunting polusyon.
• Pagpapahalaga sa mga produktong basura ng agrikultura.
• Posibleng pagbaba ng gastos o pinahusay na mga katangiang kemikal.

Ang tagumpay ng koponan ng EPFL (at ng mga kasamang mananaliksik) ay dapat gamitin bilang template para sa iba pang inobasyon sa paggamit ng biomaterials upang lumikha ng mga bagong kapaki-pakinabang na industriyal na kemikal imbis na subukang tularan nang eksakto ang umiiral na mga plastik gamit ang mga kemikal na estruktura na sagana sa langis.