Investigadores de la Universidad Estatal de Colorado y sus socios han desarrollado un polímero adhesivo que es más fuerte que las opciones actualmente disponibles comercialmente y al mismo tiempo es biodegradable y reutilizable. Resultados — descrito en la ciencia. – mostrar cómo el polímero común y natural P3HB se puede rediseñar químicamente para usarlo como un agente adhesivo fuerte pero duradero.
Los adhesivos se utilizan comúnmente en automoción, embalaje, electrónica, células solares y construcción, entre muchos otros campos. Juntos forman una industria de casi 50 mil millones de dólares que sustenta gran parte de nuestras vidas modernas pero que también contribuye al creciente problema de los desechos plásticos. El artículo describe el trabajo del equipo mediante experimentos, simulaciones y modelado de procesos para desarrollar un polímero alternativo.
El proyecto fue dirigido por el distinguido profesor universitario Eugene Chen en el Departamento de Química. Otros contribuyentes al artículo incluyen investigadores de Greg Beckham en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable y el profesor Ting Xu y sus grupos en la Universidad de California, Berkeley.
El poli(3-hidroxibutirato), o P3HB, es un polímero natural, de base biológica y biodegradable que los microbios pueden producir en las condiciones biológicas adecuadas, dijo Chen. Si bien el polímero no es inherentemente adhesivo, su laboratorio pudo rediseñar químicamente su estructura para proporcionar una adhesión más fuerte que las ahora comunes opciones no biodegradables derivadas del petróleo cuando se exponen a diversos Para uso en sustratos o superficies como aluminio, vidrio y madera. . La fuerza adhesiva del P3HB rediseñado también se puede adaptar para cumplir con diferentes requisitos de aplicación.
Los hallazgos son parte de un objetivo más amplio del grupo de Chen de mejorar nuestra capacidad para abordar la crisis mundial de contaminación plástica. Su equipo participa en muchos esfuerzos para desarrollar alternativas químicamente renovables, biodegradables y, en general, más sostenibles a los materiales plásticos actuales. Si bien muchas personas reconocen naturalmente los problemas del ciclo de vida que conlleva una botella de agua desechable, los adhesivos presentan problemas más difíciles con menos soluciones potenciales, dijo.
“Los adhesivos termoestables a base de petróleo, como Gorilla Glue y JB Weld, junto con los termoplásticos termofusibles, pueden ser muy difíciles o incluso imposibles de reciclar o recuperar, principalmente debido a su fuerte unión con otros materiales. Porque”, dijo. “En cambio, nuestro enfoque ofrece un material biodegradable que se puede utilizar en una variedad de industrias con una resistencia ajustable o incluso mayor que estas opciones”.
Ethan Quinn es Ph.D. El estudiante e investigador postdoctoral de CSU fue coautor principal del artículo con Zhen Zhang. Quinn dijo que él y Zhang dirigieron el trabajo en torno a la creación y prueba de contenido.
“Desarrollamos un prototipo de barra de pegamento P3HB y pudimos utilizarlo con una pistola de pegamento disponible en el mercado para probar su aplicación para sellar otras características en cajas de cartón y placas de acero”, dijo Quinn. “Sabía que los datos respaldaban que era más fuerte que otras opciones, pero me sorprendió que pudiéramos demostrar que superaba a las opciones típicas de fusión en caliente. – No pude mantener 20 libras de adhesivo en su lugar, en comparación con las 15 actuales. libras.”
Chen dijo que el P3HB es biodegradable en una variedad de escenarios, incluidos entornos regulados y no regulados. Esto significa que se biodegradará naturalmente en los vertederos, así como en agua de mar o suelo salado, por ejemplo. Esto amplía la gama de opciones posibles para tratar el material al final de su ciclo de vida. El adhesivo P3HB también se puede recuperar, reprocesar y reutilizar.
El equipo de CSU ahora comenzará a trabajar en formas de comercializar el polímero para un uso más amplio.
“Estamos trabajando en dos métodos diferentes para la producción en masa, incluidas formas de reducir el costo general y el impacto ambiental”, dijo Chen. “El análisis realizado por el equipo de NREL ha identificado áreas clave donde podemos mejorar y continuaremos trabajando con el consorcio BOTTLE en estos esfuerzos de ampliación”.
