Chimici organici dell'Università di Groningen e della multinazionale olandese AkzoNobel, un importante produttore mondiale di vernici e rivestimenti, sviluppato un processo che consente loro di trasformare la biomassa in un rivestimento di alta qualità utilizzando la luce, ossigeno e luce UV. Questo processo combina una fonte rinnovabile con la chimica verde e potrebbe sostituire monomeri a base petrolchimica come acrilati, che sono attualmente utilizzati come elementi costitutivi per i rivestimenti, resine e vernici. Un articolo sul nuovo processo è stato pubblicato sulla rivista Progressi scientifici il 16 dicembre.

I rivestimenti sono ovunque, dalla vernice sulla tua casa a uno strato protettivo sullo schermo del tuo smartphone. Proteggono le superfici dai graffi, il tempo o l'uso quotidiano. La maggior parte dei rivestimenti è costituita da polimeri a base di monomeri di acrilato, con la produzione globale di acrilato superiore a 3,5 milioni di tonnellate all'anno, tutti prodotti da olio combustibile fossile.

Per rendere questi rivestimenti più sostenibili, scienziati dell'Università di Groninga, guidato dal Professore di Chimica Organica Ben Feringa, ha collaborato con gli scienziati del produttore di rivestimenti AkzoNobel. "Volevamo utilizzare la lignocellulosa come materiale di partenza, "dice George Hermens, un dottorato di ricerca studente del gruppo Feringa e primo autore del paper in Progressi scientifici . La lignocellulosa costituisce dal 20 al 30 per cento delle parti legnose delle piante ed è la biomassa grezza più abbondantemente disponibile sulla Terra. Attualmente, viene utilizzato principalmente come combustibile solido o utilizzato per produrre biocombustibili.

"La lignocellulosa può essere frantumata con l'acido per produrre il furfurale, il componente chimico, ma questo deve essere modificato per renderlo adatto alla produzione di rivestimenti, " spiega Hermens. Ha usato un processo che è stato sviluppato nel loro gruppo per convertire il furfurale in un composto, idrossibutenolide, che assomiglia all'acido acrilico. "La conversione chimica utilizza solo la luce, ossigeno e un semplice catalizzatore e non produce rifiuti. L'unico prodotto secondario è il formiato di metile, che è utile come sostituto dei clorofluorocarburi in altri processi."

Parte della struttura dell'idrossibutenolide è simile all'acrilato, ma la parte reattiva della molecola è una struttura ad anello. "Ciò significa che è meno reattivo dell'acrilato e la nostra sfida era quella di modificare ulteriormente la molecola in modo che producesse un polimero utile". Ciò è stato ottenuto aggiungendo diversi alcoli verdi o a base biologica all'idrossibutenolide, creando quattro diversi monomeri di alcossibutenolide.

Questi monomeri possono essere trasformati in polimeri e rivestimenti con l'aiuto di un iniziatore e luce UV. "I rivestimenti sono costituiti da catene polimeriche reticolate. Combinando diversi monomeri, potremmo ottenere polimeri reticolati con proprietà diverse." Ad esempio, mentre tutti i polimeri rivestirebbero il vetro, una combinazione è stata in grado di formare anche un rivestimento sulla plastica. E aggiungendo monomeri più rigidi, si è formato un rivestimento più duro, con proprietà paragonabili a quelle dei rivestimenti delle auto. In questo modo, questi rivestimenti sono adattabili per scopi diversi.

"Siamo riusciti a creare rivestimenti da fonte rinnovabile, lignocellulosa, usando la chimica verde, " conclude Hermens. "E la qualità dei nostri rivestimenti è simile a quella degli attuali rivestimenti a base di acrilato." Per due fasi del processo, le domande di brevetto sono state depositate presso AkzoNobel, il partner industriale del progetto. Hermens sta ora lavorando su un diverso elemento costitutivo derivato dal furfurale per produrre altri tipi di rivestimenti polimerici.