Hóa học quanh ta
Videoclip Hóa học
Tra cứu Hóa học

Bằng cách kết hợp các kiến thức về tổng hợp sinh học với các kỹ năng về tổng hợp polyme, một nhóm nghiên cứu tại ĐHTH Minnesota (Mỹ) đã đặt nền móng cho việc sản xuất các đồng trùng hợp với phạm vi rộng các tính chất khác nhau và được tạo ra hoàn toàn từ các thành phần dẫn xuất từ đường. Những vật liệu mới này là các đồng trùng hợp với thành phần cấu tạo được sản xuất từ nguyên liệu sinh học. Về mặt tính năng và giá thành, những vật liệu đó có khả năng sánh vai với các chất đàn hồi polyeste và chất dẻo cứng sản xuất từ nguyên liệu dầu mỏ hiện nay.

lactide

Quy trình này dựa trên quy trình tổng hợp sinh học mà một nhóm nghiên cứu tại Minnesota đã phát triển trước đây nhằm tổng hợp β – metyl – valerolacton (MVL) như một monome mới trên cơ sở nguyên liệu sinh học. Sau đó, các nhà nghiên cứu khác cũng tại ĐHTH Minnesota đã tiến hành đồng trùng hợp MVL với lactit trong điều kiện có kiểm soát. Lactit này là một dieste vòng, sản xuất từ nguyên liệu sinh học và trước đây đã được sử dụng làm thành phần cấu tạo để tạo ra polyme có thể phân hủy sinh học.

Polylactit (PLA) là polyeste béo, dạng cứng, được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như cốc uống nước mà sau khi thải bỏ có thể được phân hủy thành phân trộn, hoặc để sản xuất các dụng cụ y tế. Nhưng bản chất giòn của PLA cũng như các polyeste thương mại khác, được sản xuất từ nhiên liệu sinh học, khiến cho việc sử dụng chúng ở quy mô lớn bị hạn chế.

Trước đây, nhiều nhà hóa học đã tìm cách chế tạo các đồng trùng hợp khối của PLA với các tính chất tốt hơn, nhưng các đồng trùng hợp này đều được dẫn xuất từ dầu mỏ hoặc các nguyên liệu đắt tiền khác. Trong khi đó, các hợp chất có thể phân hủy sinh học với giá thành có thể chấp nhận, chẳng hạn β – valerolacton dạng vòng 5 thành phần, lại không dễ đồng trùng hợp. Vì vậy, nhóm nghiên cứu Minnesota đã tìm cách thiết kế MVL có những tính chất thích hợp để có thể tiến hành đồng trùng hợp với lactit.

Để tổng hợp MVL, các nhà nghiên cứu đã xây dựng phương pháp chuyển hóa mà trước đây thường được áp dụng cho men và vi khuẩn để tổng hợp mevalonat - một hợp chất trung gian cho quá trình tổng hợp terpenoit và thuốc chống sốt rét artemisinin. Họ đã bổ sung enzym của nấm vào phương pháp này để có thể mở rộng nó cho việc điều chế MVL trực tiếp từ glucoza. Kết quả cho thấy, họ có thể sản xuất MVL ở quy mô thương mại với giá thành 2,00 USD/kg – một chỉ số hấp dẫn về mặt kinh tế.

Bản thân MVL có thể tạo thành polyme vô định hình với tính chất tương tự như cao su. Nh¬ng khi được bổ sung lactit, nó sẽ tạo thành polyme tinh thể cứng hơn. Bằng cách kiểm soát tỷ lệ của hai thành phần cấu tạo, nhóm nghiên cứu có thể điều chỉnh các tính chất để sản xuất polyme với các tính chất khác nhau, từ chất đàn hồi có thể co giãn (có thể sử dụng làm đế giày) cho đến các chất nhiệt dẻo cứng và dai (thích hợp trong sản xuất chi tiết xe ô tô).

Theo các chuyên gia trong lĩnh vực sản xuất polyme đi từ nguyên liệu sinh học, phần lớn các nghiên cứu từ trước đến nay nhằm sản xuất polyme từ nguyên liệu “xanh” đều thất bại do vấp phải vấn đề quan trọng nhất là giá thành. Nhưng phương pháp mới của các nhà khoa học Minnesota không chỉ đạt được ngưỡng khả thi kinh tế mà còn tạo ra một hạng mục mới các đồng trùng hợp “xanh” với những tính chất mà ngành công nghiệp chất dẻo đang mong muốn tìm kiếm.

Hoahocngaynay.com

Nguồn Chemical & Engineering News

Hits smaller text tool iconmedium text tool iconlarger text tool icon

Comments powered by H2N2

Tin liên quan:
Tin mới hơn:
Tin cũ hơn:

DANH MỤC TÀI LIỆU

Đồng trùng hợp từ nguyên liệu sinh học với giá thành thấp