I ricercatori dell’Università di Hokkaido hanno compiuto un significativo passo avanti nel tentativo di produrre plastica riciclabile ma stabile da materiali vegetali. Questo è un requisito fondamentale per ridurre il peso dell’inquinamento causato dalla plastica nell’ambiente. Hanno sviluppato un metodo conveniente e versatile per produrre una varietà di polimeri da sostanze chimiche derivate dalla cellulosa vegetale; soprattutto, questi polimeri possono essere completamente riciclati. Il metodo è stato pubblicato sulla rivista ACS Macro Letters .
La cellulosa è uno dei componenti più abbondanti della biomassa derivata dalle piante, essendo una parte fondamentale delle robuste pareti cellulari che circondano tutte le cellule vegetali. Può essere facilmente ottenuto da scarti vegetali, come paglia e segatura, pertanto, utilizzarlo come materia prima per la produzione di polimeri non dovrebbe ridurre la disponibilità di terreni agricoli per la produzione alimentare.
La cellulosa è un polimero polisaccaridico a catena lunga, il che significa che è composto da più gruppi di zuccheri, in particolare glucosio, legati insieme da legami chimici.
Per realizzare i nuovi polimeri, il team di Hokkaido ha utilizzato due piccole molecole disponibili in commercio, il levoglucosenone (LGO) e il diidrolevoglucosenone (Cyrene), che sono costituiti da cellulosa. Hanno sviluppato nuovi processi chimici per convertire LGO e Cyrene in una varietà di polimeri polisaccaridici innaturali. La variazione della precisa struttura chimica dei polimeri offre la possibilità di generare materiali diversi per una gamma di possibili applicazioni.
"Le nostre sfide più grandi erano controllare la reazione di polimerizzazione che collega insieme le molecole monomeriche più piccole e ottenere materiali polisaccaridici che siano sufficientemente stabili per le applicazioni comuni pur potendo essere scomposti e riciclati da condizioni chimiche specifiche", afferma il professore assistente Feng Li, un autore corrispondente.
Li aggiunge che la sorpresa più grande durante la ricerca è stata l'elevata trasparenza delle pellicole polimeriche realizzate, che potrebbe essere cruciale per il tipo di applicazioni specialistiche per le quali questi polimeri sembrano più adatti. "Poiché i materiali sono piuttosto rigidi, potrebbe essere difficile utilizzarli come materiali plastici flessibili, come i sacchetti di plastica, quindi mi aspetto che saranno più adatti per materiali ad alte prestazioni per applicazioni ottiche, elettroniche e biomediche", ha affermato il professor Toshifumi Satoh. , aggiunge l'altro autore corrispondente.
Anche altri gruppi di ricerca in tutto il mondo stanno esplorando il potenziale per produrre polimeri che sostituiscano la plastica dalle piante, e alcune di queste "bioplastiche" sono già disponibili in commercio, ma il gruppo di Satoh ha aggiunto una nuova significativa opportunità a questo campo in rapido sviluppo.
Il team ora prevede di esplorare ulteriori possibilità, ma le variazioni strutturali fattibili sono così numerose che vorrebbe unire le forze con specialisti in chimica computazionale, intelligenza artificiale e sintesi automatizzata per esplorare le opzioni.
"Ci auguriamo che questo lavoro svilupperà un'ampia varietà di utili polimeri polisaccaridici innaturali per diventare parte di un ciclo chiuso e sostenibile di sintesi dalla biomassa con un riciclaggio efficiente", conclude Li.
Ulteriori informazioni: Yuta Mizukami et al, Polisaccaridi (1→6) non naturali chimicamente riciclabili da levoglucosenone e diidrolevoglucosenone derivati dalla cellulosa, ACS Macro Letters (2024). DOI:10.1021/acsmacrolett.3c00720
Fornito dall'Università di Hokkaido
