Pionierska metoda wytwarzania filamentu PEF z wody, dwutlenku węgla w procesie fotosyntezy

1

Rosyjscy naukowcy dokonali przełomu w produkcji „czegoś” z „niczego”. Ich nowy polimer określany jako PEF jest produktem pośrednio powstałym z wody, dwutlenku węgla oraz procesu fotosyntezy. Otrzymany z syntetyzowanej celulozy materiał charakteryzuje się wysoką stabilnością, trwałością, odpornością na rozpuszczalniki chemiczne oraz utlenianie.

Fotosynteza to jeden z podstawowych i najważniejszych procesów królestwa roślin. O jego podstawach, przebiegu, składnikach i efektach uczymy się już w szkole podstawowej, a w czasie kolejnych lat edukacji poznajemy dokładną istotę jego działania. Fotosynteza jest zjawiskiem interesującym nie tylko z punktu widzenia roślin. Okazuje się, że w efekcie jego działania możemy uzyskać polimer przydatny z punktu widzenia druku 3D. Jest to nie tylko proste, ale przede wszystkim tanie. Dokonali tego rosyjscy naukowcy z  Zelinsky Institute of Organic Chemistry. Nowy materiał, jaki udało im się wyprodukować to PEF (polietylen-2,5-furandikarboksylan).

Chemicy, którzy opracowali nowe tworzywo zwracają szczególną uwagę na szereg jego charakterystycznych cech i właściwości. Materiał wykazuje wysoką stabilność chemiczną, odporność na utlenianie oraz rozpuszczalniki chemiczne. Poza tym nie rozkłada się w środowisku naturalnym oraz może być stosowany wielokrotnie. Wykonywane na drukarce 3D Ultimaker wydruki testowe, wykazywały się podobno bardzo dużą wytrzymałością oraz trwałością. Struktura wewnętrzna tworzywa może wykazywać nieliniowość, tworząc spiralne skręcenia, i mogą ułatwiać drukowanie nowych typów geometrycznych.

Największą zaletą PEF jest minimalny wpływ na otaczające środowisko. Wydruki można bowiem z powrotem przekształcić w dwutlenek węgla i wodę, poddając je procesowi spalania. Produkty te mogą być z kolei ponownie zsyntetyzowane w celulozę przy udziale roślin. Jest to cykl całkowicie zamknięty i neutralny pod względem szkodliwej emisji CO2.

Proces wytwarzania PEF jest prosty i może być przeprowadzany na skalę przemysłową. Polega on na przekształceniu biomasy występującej pod postacią celulozy lub fruktozy w hydroksymetylofurfural (HMF), który pod wpływem utleniania przechodzi w kwas 2,5-furanokarboksylowy (FDCA). Ostatnim etapem jest reakcja z metanolem, w wyniku której otrzymujemy czysty PEF.

Dokumentacja badań opublikowana została w artykule “Three-Dimensional Printing with Biomass-Derived PEF for Carbon-Neutral Manufacturing”, zamieszczonym czasopiśmie naukowym Angewandte Chemie.

Źródło: www.3ders.org

Udostępnij.

O autorze

Łukasz Długosz

Redaktor Naczelny 3D w praktyce. Absolwent Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, fan gier komputerowych oraz właściciel sklepu filaments4U.com.