Les chercheurs de l’Université d’Hokkaido ont fait un pas en avant significatif dans la fabrication de plastiques recyclables mais stables à partir de matières végétales. Il s’agit d’une exigence essentielle pour réduire le fardeau de la pollution plastique dans l’environnement. Ils ont développé une méthode pratique et polyvalente pour fabriquer une variété de polymères à partir de produits chimiques dérivés de la cellulose végétale; et surtout, ces polymères peuvent être entièrement recyclés. La méthode a été publiée dans la revue ACS Macro Letters .
La cellulose est l’un des composants les plus abondants de la biomasse dérivée des plantes, constituant un élément clé des parois cellulaires résistantes entourant toutes les cellules végétales. Il peut être facilement obtenu à partir de déchets végétaux, tels que la paille et la sciure de bois. Par conséquent, son utilisation comme matière première pour la fabrication de polymères ne devrait pas réduire la disponibilité des terres agricoles pour la production alimentaire.
La cellulose est un polymère polysaccharide à longue chaîne, ce qui signifie qu'elle est composée de plusieurs groupes sucre, en particulier le glucose, liés entre eux par des liaisons chimiques.
Pour fabriquer leurs nouveaux polymères, l'équipe d'Hokkaido a utilisé deux petites molécules disponibles dans le commerce, la lévoglucosénone (LGO) et la dihydrolévoglucosénone (Cyrène), fabriquées à partir de cellulose. Ils ont développé de nouveaux procédés chimiques pour convertir le LGO et le Cyrène en une variété de polymères polysaccharides non naturels. Faire varier la structure chimique précise des polymères offre la possibilité de générer différents matériaux pour une gamme d'applications possibles.
"Nos plus grands défis consistaient à contrôler la réaction de polymérisation qui relie les plus petites molécules de monomères et à obtenir des matériaux polysaccharides suffisamment stables pour des applications courantes tout en pouvant être décomposés et recyclés dans des conditions chimiques spécifiques", explique le professeur adjoint Feng Li, chercheur. auteur correspondant.
Li ajoute que la plus grande surprise de la recherche a été la grande transparence des films polymères fabriqués, ce qui pourrait être crucial pour le type d'applications spécialisées pour lesquelles ces polymères semblent les plus adaptés. "Comme les matériaux sont assez rigides, il peut être difficile de les utiliser comme matériaux plastiques flexibles, tels que des sacs en plastique. Je pense donc qu'ils seront plus adaptés aux matériaux hautes performances destinés aux applications optiques, électroniques et biomédicales", professeur Toshifumi Satoh. , l'autre auteur correspondant, ajoute.
D'autres groupes de recherche à travers le monde explorent également le potentiel de fabrication de polymères remplaçant le plastique à partir de plantes, et certains de ces « bioplastiques » sont déjà disponibles dans le commerce, mais le groupe de Satoh a ajouté une nouvelle opportunité importante à ce domaine en développement rapide.
L'équipe prévoit désormais d'explorer d'autres possibilités, mais les variations structurelles réalisables sont si nombreuses qu'elle aimerait s'associer à des spécialistes en chimie computationnelle, en intelligence artificielle et en synthèse automatisée pour explorer les options.
"Nous espérons que ce travail permettra de développer une grande variété de polymères polysaccharidiques non naturels utiles pour faire partie d'une boucle fermée et durable de synthèse à partir de la biomasse avec un recyclage efficace", conclut Li.
Plus d'informations : Yuta Mizukami et al, Polysaccharides non naturels (1 → 6) chimiquement recyclables issus de la lévoglucosénone et de la dihydrolévoglucosénone dérivées de la cellulose, ACS Macro Letters (2024). DOI :10.1021/acsmacrolett.3c00720
Fourni par l'Université d'Hokkaido
