Група дослідників знайшла спосіб перетворювати відпрацьовану кулінарну олію на міцні, клейкі і багаторазово перероблювані полімерні матеріали – деякі з них виявилися настільки міцними, що змогли потягнути автомобіль. Результати опубліковано 28 листопада в журналі Journal of the American Chemical Society – одному з провідних фахових видань Американського хімічного товариства.
Як із масла роблять пластик
Команда хіміків розклала молекули олії-тригліцериди, що складаються з довгих ланцюгів жирних кислот і гліцеролу – на простіші сполуки. Потім низка хімічних перетворень перетворила ці фрагменти на спиртові й естерні молекули. Комбінуючи їх у різних співвідношеннях, науковці синтезували поліефірні пластмаси. Естери – це органічні сполуки, де атом вуглецю подвійно зв’язаний з киснем і одночасно приєднаний до іншого кисневого атому з вуглеводневим ланцюгом; саме ці фрагменти визначають частину властивостей нових матеріалів.
Аналіз показав, що за температурою плавлення та кристалічністю отримані поліефіри нагадують низькоденситивний поліетилен (LDPE) – пластик, що широко застосовують для пакування та пакетів. Водночас відмінність у складі – наявність кисню в ланцюгах – надала продуктам високої адгезивності: полімери утворюють міцні зв’язки з різними поверхнями, тоді як LDPE є суто вуглеводневим і мало прилипає.
Випробування витривалості та можливі застосування
Практичні тести підтвердили ефективність матеріалу: дві нержавіючі плити, з’єднані таким клеєм, витримали до 123 кілограмів навантаження. Ті самі склеєні деталі також змогли потягнути чотиридверний седан трохи під ухил – демонстрація, яка показала, що за міцністю нові матеріали не поступаються або навіть перевершують деякі комерційні клеї.
Дослідники відзначають, що такі властивості роблять отримані поліефіри придатними для ламінатів, пакувальних матеріалів, автомобільних компонентів, медичних пристроїв і електроніки. Ще одна важлива перевага – простота повторної переробки: поліефіри можна розкладати до початкових складників і відтворювати в новий пластик, при цьому кілька циклів переробки мало впливали на фізичні характеристики матеріалів. Деякі з отриманих полімерів сумісні з іншими поширеними пластиками, наприклад з поліетиленом високої щільності (HDPE) та поліпропіленом (PP), що спрощує інтеграцію в існуючі системи утилізації.
Чому це важливо
Відпрацьована кулінарна олія – це великий поток відходів: за оцінками, у світі щороку утворюється близько 3,7 мільярда галонів такої олії – приблизно 14 мільярдів літрів. Історично її використовували для виготовлення мастил, антипригарних покриттів та палива, але значна частина все ще викидається або йде на малоефективне спалювання. Перетворення цього ресурсу на цінні полімери може зменшити викиди і знизити залежність від нафтової сировини.
Journal of the American Chemical Society (JACS) – авторитетне рецензоване видання в галузі хімії, де часто публікують роботи з матеріалознавства й органічної хімії. Низькоденситивний поліетилен (LDPE) – це м’який, гнучкий пластик, широко застосований у харчовій і побутовій упаковці; однак через свою структуру він малопридатний для клеїв і ламінатів. Гліцерол – це триатомний спирт, що утворює «спинку» молекули тригліцериду; його відщеплення – перший крок у перетворенні олії на дрібні молекули. Поліефіри – різновид пластику, який утворюється шляхом зшивання спиртових і естерних груп, і вони широко застосовуються в текстилі, пакуванні та інженерних матеріалах.
Робота підкреслює потенціал нехарчових біовідходів як відновлюваної сировини для створення матеріалів, що можуть зменшити тиск на нафтову промисловість і поліпшити цикл переробки.
