Новый подход к созданию перерабатываемых полимеров на основе растений

Учёные разработали метод, позволяющий превращать целлюлозу — природный компонент растительной биомассы — в молекулы, которые можно использовать для создания инновационных полимеров, способных экологически заменить некоторые виды пластмасс.  

Этот прорыв в области переработки растительных материалов открывает новые возможности для снижения уровня загрязнения пластиком. Исследователи нашли универсальный способ получения разнообразных полимеров из химических соединений, выделяемых из целлюлозы. Примечательно, что эти материалы поддаются полной переработке.  

Целлюлоза является наиболее распространённым компонентом растительной биомассы и выполняет важную функцию в клеточных стенках растений. Она легко добывается из отходов, таких как солома или древесные опилки. Это делает её привлекательным сырьём, поскольку её использование не конкурирует с производством продуктов питания и не требует дополнительных сельскохозяйственных угодий. По своей природе целлюлоза — это полисахарид, то есть длинная цепочка молекул глюкозы, соединённых химическими связями.  

В своей работе учёные использовали две доступные на рынке молекулы: левоглюкозенон (LGO) и дигидролевоглюкозенон, известный как кирен. Эти вещества получают из целлюлозы. Исследователи разработали новые процессы, которые позволяют преобразовывать LGO и кирен в широкий спектр полимеров с уникальными свойствами. Регулируя химическую структуру этих полимеров, можно создавать материалы для различных применений.  

Ключевой задачей для учёных стало управление процессом полимеризации — реакцией, в ходе которой мономеры соединяются в цепочку, образуя полисахаридные материалы. Созданные полимеры обладают высокой стабильностью, что делает их пригодными для повседневного использования, но при этом они могут разлагаться в определённых химических условиях, что важно для их переработки.  

Неожиданным открытием стала высокая прозрачность полимерных плёнок, созданных командой. Это свойство может оказаться решающим для ряда специализированных областей, где такие материалы наиболее востребованы. Однако, поскольку полимеры обладают повышенной жёсткостью, они вряд ли подойдут для изготовления гибких изделий, например, пакетов. Зато их свойства делают их перспективными для использования в оптических, электронных и биомедицинских устройствах.  

В будущем учёные планируют изучить больше структурных вариантов этих материалов. Поскольку возможные комбинации слишком многочисленны, они привлекают к работе специалистов по вычислительной химии, искусственному интеллекту и автоматизированным технологиям синтеза.  

Исследователи выражают надежду, что их разработка позволит создавать разнообразные природные полимеры, которые станут важной частью устойчивого цикла производства и переработки материалов из биомассы.