Tartu Ülikooli teadlased muutsid sidrunhappe uudseks bioplastiks ({{contentCtrl.commentsTotal}})

Foto: Micheile Henderson/Unsplash

Sidrunhappest saab valmistada läbipaistvat, jäika ja kuumuskindlat bioplasti, mis võiks leida rakendust nii ketšupipudelites kui ka kõrgtehnoloogilisemas tööstuses.

Hoolimata viimastel aastatel hoogu kogunud arendustööle on olnud bioplastide rakendusalad võrdlemisi piiratud, näiteks valmistatakse neist kilekotte. "Biotoormest jäiga plasti saamisega seotud raskused on kirjutatud sisse juba selle struktuuri. Näiteks kui fossiilses toormes pole hapnikku peaaegu üldse, siis biotoormes ulatub see 40 protsendini," selgitas uurimistööd eest vedanud Lauri Vares, Tartu Ülikooli orgaanilise keemia vanemteadur.

Kõrge hapniku sisaldus muudab sellest valmistatud polümeerid pehmeks ja paneb need vett imama. Vares nägi kolleegidega lahendust struktuuri jäikust suurendavate elementide ehk tsükliliste molekulide lisamises.

"Protsess pole väga keeruline, sest seal pole ühtegi etappi, mis nõuaks põhjalikku ainete puhastust. Arvame, et seda saaks teha ka suures skaalas. Ühtlasi on saadav polümeer töödeldav samades seadmetes, kus töödeldakse praegu olemasolevaid fossiilseid toormeid. Selle kasutusse võtmine oleks selle võrra lihtsam," laiendas vanemteadur.

Seni tehtud katsete puhul hakkab valmistatud polükarbonaat sujuvalt pehmemaks muutuma ligikaudu 100 °C juures. Vedel ja seega mugavalt töödeldav on loodud polükarbonaat alates temperatuurist u 170 °C. Lagunema hakkab see erinevalt enamikest teistest bioplastidest aga alles 350 °C juures.

"Tänu heale temperatuuritaluvusele ja stabiilsusele, peaks materjal olema suhteliselt lihtsalt ümbertöödeldav," viitas Vares. Materjali keskkonnasõbralikus võiks avalduda teiselgi moel. Kuigi vastavaid katseid veel tehtud pole, peaks uudne bioplast olema päikesekiirguse lagundava toime suhtes võrdlemisi vastupidav. See aga vähendab mikroplasti tekkimise ohtu.

Loodud bioplasti näidise läbimõõt on ligikaudu 10 sentimeetrit. Autor/allikas: Lauri Vares

Laiemas plaanis võiks sobida valmistatud bioplast kõikjale, kus on tarvis kõrgema temperatuuritaluvusega tugevat ja hea läbipaistvusega plasti. "Näiteks saaks seda kasutada kuumtäidetavates ketšupipudelites, kuid see sobiks ka kõrgtehnoloogilisematesse rakendustesse, näiteks auto- või lennukitööstusse," tõi Vares mõned näited.

Järgmise sammuna plaanib töörühm uurida, kas lähteaineks kasutatud sidrunhappe valmistamiseks saab kasutada põllumajandusest pärit toorme kõrval puidusuhkruid. Muu hulgas pannakse Leedu ja Norra partneritega proovile Graanul Investi arendatava puidu fraktsioneerimise demotehasest tulevad suhkrud. Ideaalis võiks väheneda sellega keskkonnale jäetav jälg.

"Hindame selle käigus keskkonnamõju toormest kuni lõpptooteni, et võrrelda, kas ja kui palju me võrreldes olemasolevate lahendustega säästame. See on väga oluline, sest liide bio- ei tähenda ilmtingimata, et tegu on millegi väga suurepärase või keskkonnasäästvaga," sõnas vanemteadur.

Arenguruumi on ka saagise tõstmise vallas. Suuresti taandub see massiefektile. Praegu laboris valmistatud suuremate plastitükkide läbimõõt on olnud ligikaudu 10 sentimeetrit. Pooltööstuslikes seadmetes on polümeeride valmistamine lihtsam ja hõlpsam on kontrollida polümeriseerimise parameetreid.

Ühtlasi plaanib Vares kolleegidega uurida, kas seekord kasutatud üksikutest elementidest, monomeeridest saab valmistada veel näiteks polüestreid, polüuretaane ja teisi sarnaseid materjale. Vanemteadur tõdes, et nende hind ületaks praegu üpris kindlasti olemasolevate fossiilsete materjalide oma. Samas võiks see muutuda nende suuremal skaalal tootmisel ja fossiilse toorme kasutamist puudutavate regulatsioonide karmistumisel.

Uurimus ilmus ajakirjas Green Chemistry.

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: