Nonostante i migliori sforzi dell'industria per lavorare verso la sostenibilità, la maggior parte delle materie plastiche (o polimeri) è ancora prodotta utilizzando combustibili fossili non rinnovabili. Però, i ricercatori hanno ora trovato un metodo economico per produrre resine acriliche a base biologica. Lo studio, pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie , mostra come tutte le fasi di sintesi, dai mattoni iniziali fino alla polimerizzazione, può essere effettuato in un unico reattore (un vaso), minimizzazione dell'impatto ambientale.

La maggior parte delle vernici, adesivi e vernici sono realizzati con resine acriliche, che sono polimeri di esteri dell'acido acrilico e esteri dell'acido metacrilico. Le materie prime che formano questi esteri sono acido acrilico o metacrilico, e alcoli. Gli alcoli conferiscono alle plastiche proprietà, come morbidezza o durezza, e l'assorbimento o la repulsione dell'acqua.

Per rendere questi poliacrilati e polimetacrilati più sostenibili, Christophe Thomas e il suo team dell'Institut de Recherche de Chimie di Parigi, Francia, alcoli usati da fonti biologiche o naturali, piuttosto che fonti fossili. Questi includevano alcol laurilico a base vegetale, mentolo, tetraidrogeraniolo (una sostanza simile al feromone), vanillina, e lattato di etile.

Oltre alla sostenibilità attraverso le risorse rinnovabili, il team ha anche mirato alla sintesi nel minor numero di passaggi possibile, in altre parole un processo one-pot. Ciò significava che dovevano trovare catalizzatori adatti a diverse fasi del processo, e anche per mettere a punto tutte le altre condizioni di sintesi, come solventi, concentrazioni, e temperature.

Il primo passo in questo tipo di sintesi è l'attivazione dell'acido acrilico o metacrilico. I ricercatori sono stati in grado di identificare i catalizzatori da sali semplici. Queste sostanze erano adatte anche per la fase successiva, facendo reagire gli alcoli biobased con anidride acrilica o metacrilica (una forma condensata degli acidi) per dare i corrispondenti esteri, che sono gli elementi costitutivi del successivo polimero.

"Questa fase di preparazione del monomero è altamente efficiente e ci ha permesso di eseguire la polimerizzazione nello stesso reattore, "dice Tommaso. Così, senza purificare i prodotti intermedi, il team è stato infine in grado di produrre copolimeri a blocchi, che sono ampiamente utilizzati nella produzione di materie plastiche, da due o tre diversi polimeri individuali prodotti separatamente.

Le plastiche a base biologica del team avevano una serie di proprietà benefiche, a seconda dei monomeri che li compongono. Per esempio, la resina prodotta con una catena laterale di acido lattico (poli(ELMA)) era dura e fragile, mentre quello prodotto con la catena laterale del tetraidrogeraniolo più flessibile (poli(THGA)) era flessibile a temperatura ambiente. Gli autori sottolineano le numerose possibilità disponibili grazie all'ampia varietà di alcoli biobased a loro disposizione.

A parte la versatilità dell'approccio del team, la loro sintesi one-pot aiuta anche a ridurre l'impatto ambientale. Poiché i solventi di lavorazione rappresentano una grande percentuale del fattore E, o impatto ambientale, di sintesi plastiche, i processi one-pot senza work-up ovviamente riducono notevolmente questo fattore. La loro sintesi di maggior successo ha ridotto il fattore E di tre quarti, dimostrando l'importanza di questa ricerca.