Изследователи от Стокхолмския университет са разработили ресурсно ефективен метод за производство на нови материали на основата на лигнин, които могат да бъдат термично преработени и използвани за заместване на термореактивни смоли и лепила, в състава на пластмасите.

Съвременните общества трябва да намерят алтернативи на материалите, които са получени от изкопаеми нефт и газ. Успоредно с това съществува спешна необходимост от разработване на технологии за преход към устойчива кръгова икономика. Например, термореактивните смоли предлагат стабилни характеристики в днешните взискателни приложения, но за съжаление тези синтетични пластмаси не могат лесно да се рециклират.

Изследователи от Стокхолмския университет са разработили ресурсно ефективен метод за производство на материал, който се държи като термореактивни, но може да бъде термично преработен. Екипът използва лигнин като възобновяема суровина в реакция без катализатор с нетоксичен химикал, получен от етиленгликол. Лигнинът е страничен продукт от целулозно-хартиената промишленост, където се изгаря главно за възстановяване на химикали и топлина. Въпреки това, има силен тласък да се използва лигнин като градивен елемент за нови материали с добавена стойност, които служат като въглеродни запаси през целия им живот.

„Бяхме изумени от представянето на новите материали и един от поразителните аспекти на нашите резултати е простотата и материалната ефективност на синтетичния процес. За разлика от по-ранните примери, ние не се нуждаем от никаква химическа модификация или фракциониране на лигнина но може просто да го приготви с омрежващия агент в реакция в един съд“, уточнява д-р Адриан Морено от Стокхолмския университет и един от изследователите зад разработката.

Резултатът е черен и подобен на пластмаса материал, който може да бъде отлят в различни форми с помощта на конвенционална технология, като леене под налягане.

Новите материали на базата на лигнин могат да се използват няколко пъти, което е от основно значение за бъдещатата кръгова икономика на рециклируеми материали. За да демонстрират това, изследователите измерват механичната якост на току що произведен материал и отново на същия материал, който е повторно обработен. Механичната якост е сравнима с тази на конструираната пластмаса и остава непроменена след преработката.

Показване на новия материал на основата на лигнин. Снимка: Мика Сипонен

От еднократна употреба до рециклиране

Учените също така откриха, че характеристиките на материала могат да бъдат адаптирани от твърди и крехки към меки и здрави просто чрез промяна на количеството лигнин, използван във формулировката.

"Способността за настройване на свойствата на материала отваря много възможности за търговски приложения. Например, формулировката, съдържаща 50 процента лигнин спрямо теглото, е отлично лепило за няколко вида меки и твърди материали", казва д-р Мохамад Морсали. студент в Стокхолмския университет и един от авторите на статията.

"Възможно е да възстановите лепилото или просто да отделите материала и да го залепите отново при меки температури, сравними с тези, които се използват в кухненската фурна."

Лигнинът е един от чудесните материали на природата, който едва наскоро привлече вниманието като кандидат за съвременни материали.

„Това е отлична демонстрация на възможностите, които лигнинът притежава като ценна суровина. Материалът, който разработихме, е напълно в съответствие с текущото движение към устойчиви кръгови материали. Благодарение на своя дизайн, състоящ се от така наречените динамични ковалентни връзки, материалът може да се образува отново и отново чрез относително леко нагряване", обяснява асистент Мика Сипонен.