Из использованного растительного масла сделали сверхпрочный клей
Пластик делают из нефти и ее производных, поэтому ученые решили проверить, можно ли создать аналогичный материал из отработанного растительного масла — и у них получилось.
Исследователи преобразовали отработанное кулинарное масло в химически перерабатываемые полиэфиры — вид синтетического пластика — которые могут стать альтернативой широко используемому полиэтилену из ископаемого сырья. В ходе работы также был получен мощный клей, способный настолько прочно соединять пластины из нержавеющей стали, что склеенная конструкция смогла поднять четырехдверный седан вверх по небольшому склону. Результаты исследования опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
От скользкого к липкому
Полиэтилен — самый распространенный в мире пластик, поскольку углеводородная основа этого материала делает его чрезвычайно устойчивым к разложению. Но это полезное свойство — одновременно огромный минус для окружающей среды. Изделия из ПЭ — пакеты, контейнеры для еды, водопроводные трубы и т. п. — не разлагаются и плохо поддаются переработке, поэтому пополняют горы пластика на свалках и даже встречаются в печально известном Большом тихоокеанском мусорном пятне.
Ученые неоднократно пытались создать материалы для замены ПЭ, но его превосходные характеристики и низкая стоимость производства затрудняют переход. Чтобы альтернатива была жизнеспособной, исходное сырье должно быть дешевым и экологичным, а конечный продукт — обладать если не такой же, о сравнимой прочностью, универсальностью и долговечностью.
В экологическом контексте внимание исследователей привлекло отработанное кулинарное масло. Ежегодно в мире образуется около 14 миллиардов литров этого масла, которые практически никак не используются — это гигантский объем, которым можно заполнить 186 000 железнодорожных цистерн или 5600 плавательных бассейнов.
На палладиевом катализаторе ненасыщенные жирные кислоты отработанного масла преобразовали в длинноцепочечный С19-диэфир с помощью, который затем восстановили до длинноцепочечного диола. Полученный спирт сформировал основную линейную цепь, необходимую для имитации полиэтилена. Глицерин, другой ключевой компонент отработанного масла, превратили в разветвленные 1,3-диолы.
Путем полимеризации разветвленных и линейных компонентов исследователи создали серию новых полиэфиров (P1—P7), воспроизводящих свойства полиэтилена. Испытания показали, что по гибкости и прочности эти полиэфиры соответствуют, а иногда и превосходят полиэтилен низкой плотности.
Легкая переработка
В отличие от трудно перерабатываемого ПЭ, новые полимеры можно легко разложить химическими реагентами, переработать, смешать с традиционными пластиками и создать из них новые материалы в мягких условиях. Полимеры на основе разветвленных диолов продемонстрировали выдающиеся клеящие свойства на различных поверхностях, превзойдя даже коммерческие аналоги.
По мнению авторов работы, полученные результаты подтверждают потенциал отработанного кулинарного масла как перспективного сырья для производства пластика. Надежная стратегия вторичного использования отходов соответствует принципам экономики замкнутого цикла и подчеркивает потенциал биомассы для развития инноваций в области экологически чистых пластмасс.
