Bio-based secundaire diolen zoals isosorbide staan echter bekend om hun inherent lage reactiviteit, die de omzetting naar nieuwe molecuulstructuren hinderen. De Amsterdamse onderzoekers presenteren een eenvoudige maar innovatieve synthesestrategie die hiervoor een oplossing biedt. Zij voegden een kleine hoeveelheid van bepaalde typen gesubstitueerde fenolen (aromatische alcoholen) in het polymerisatieproces toe. Als gevolg daarvan ontstaan reactieve componenten (fenolesters) die de polymerisatie op gang houden en voorkomen dat isosorbide een remmend effect heeft. Op deze manier werd voor het eerst een hoogmoleculair polymeer gemaakt uit isosorbide en barnsteenzuur.
Sterk en stijf
De nieuwe synthesemethode resulteert in polyesters met zeer goede mechanische en thermische eigenschappen en tegelijkertijd hoge molecuulgewichten. Daarmee zijn zeer sterke en stijve biobased kunststoffen te produceren uit bouwstenen die al commercieel beschikbaar zijn.
De in het onderzoek geproduceerde plastics presteren beter dan bestaande kunststoffen (zoals PET) op het gebied van hittebestendigheid, wat bijvoorbeeld relevant is voor hergebruik – denk aan het wassen van frisdrankflessen op 85°C. Ook met betrekking tot mechanische en andere relevante eigenschappen kunnen de op isosorbide gebaseerde polymeren een verbetering inhouden ten opzichte van bestaande materialen op fossiele basis.
Het onderzoek werd uitgevoerd in het kader van het door NWO gefinancierde RIBIPOL-project (‘Novel Rigid Bio-based Polyesters for potential large scale applications’) met bijdragen van de industrie. Speelgoedfabrikant LEGO steunde het project in het kader van de zoektocht naar niet-fossiele alternatieven voor de iconische plastic steentjes. Groene chemiebedrijf Avantium is geïnteresseerd in fles- en folietoepassingen. De resultaten zijn gepubliceerd in in het wetenschappelijk tijdschrif Nature Communications:
Daniel H. Weinland, Kevin van der Maas, YueWang, Bruno Bottega Pergher, Robert-Jan van Putten, BingWang, Gert-Jan M. Gruter: Overcoming the low reactivity of biobased, secondary diols in polyester synthesis. Nat Commun 13, 7370 (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34840-2
Beeld: cjmacer/Shutterstock
