Nový recyklovatelný plast se při zahřátí rozpadne a sám znovu sestaví
Shutterstock.com
Nový recyklovatelný plast se při zahřátí rozpadne a sám znovu sestaví
Vědci z britské University of Surrey vytvořili neobvyklý polymer, který lze zahřát přibližně na 90 stupňů Celsia, rozložit na plynné stavební jednotky a po ochlazení znovu získat v původní pevné podobě. Materiál by mohl otevřít novou cestu k recyklovatelným povlakům a plastům, které se při zpracování nemusí složitě chemicky čistit. Autoři ale upozorňují, že zatím jde především o důkaz nového principu, nikoli náhradu dnešních plastů.
msk
Jedna z hlavních předností plastů je zároveň jejich největším problémem: jsou navrženy tak, aby vydržely. Chemici z University of Surrey nyní představili polymer, který se této logice vymyká. Při zahřátí přibližně na 90 °C se rozpadne na jednotlivé molekulární stavební jednotky – monomery –, které přejdou do plynné fáze. Když následně pára vychladne, monomery se spontánně znovu spojí a vznikne pevný polymer se stejnými vlastnostmi jako předtím.
Materiál se označuje jako poly(1,2-dithiolane) neboli poly(trimethylene disulfide). Je tvořen molekulami 1,2-dithiolanu, jejichž kruhová struktura obsahuje vazbu mezi dvěma atomy síry. Právě chemie těchto vazeb umožňuje polymer relativně snadno rozložit a znovu vytvořit. Výsledky výzkumu publikovali Touseef Kazmi a jeho kolegové v časopise Macromolecules pod názvem Lipoic Acid Without the Side Chain: Sublimable Homopolymers and Degradable Copolymers Based on 1,2-Dithiolane.
Plast, který se místo tavení rozebere
Zásadní rozdíl proti běžným plastům spočívá v tom, co se při zahřívání s materiálem skutečně děje. Nový polymer se jednoduše neroztaví. Při zhruba 90 °C se účinně depolymerizuje na monomer, který je při této teplotě plynný. Po ochlazení se molekuly opět samovolně polymerizují do pevného materiálu. Výzkumníci navíc ukázali, že tento cyklus lze opakovat. Autoři studie jej označují za první příklad polymeru vykazujícího takové chování.
To může být důležité právě pro recyklaci. Řada současných chemicky recyklovatelných polymerů potřebuje podle University of Surrey k depolymerizaci teploty kolem 150 až 200 °C a získané monomery pak mohou vyžadovat další chemické zpracování, než z nich lze znovu vyrobit polymer. V novém systému pohání rozklad, přesun materiálu i jeho následné sestavení především změna teploty.
„Ukázali jsme, že je možné vytvořit materiál, který se chová úplně jinak – při relativně nízkých teplotách se může změnit v páru a následně se přirozeně znovu sestavit do stejného polymeru,“ vysvětluje chemik Peter Roth z University of Surrey. Zároveň varuje před přehnanými očekáváními: nový materiál podle něj není náhradou běžných plastů ani řešením globálního problému plastového odpadu.
Voděodolný povlak může jednoduše „zmizet“
Vědci už princip demonstrovali na možném praktickém využití. Páru polymeru nechali kondenzovat na povrchu a vytvořili tak nerozpustný hydrofobní povlak odpuzující vodu. Když ho chtěli odstranit, povrch jednoduše znovu zahřáli. Materiál se depolymerizoval a odešel v podobě páry. Takové povlaky by podle výzkumníků mohly být zajímavé například u složitě tvarovaných objektů, které se běžnými kapalnými nátěry obtížně pokrývají.
Další experiment ukázal možná ještě zajímavější vlastnost. Výzkumníci polymer záměrně znečistili barvivem a poté jej zahřáli. Polymer přešel přes plynný monomer do nové čisté pevné fáze, zatímco příměs zůstala oddělena. V principu by tak sublimace mohla spojit recyklaci s čištěním materiálu v jediném procesu. ScienceAlert popisuje experiment s barvivem Nile red, zatímco univerzita jej obecně označuje jako modelovou přísadu.
Potenciál přitom nemusí končit u jediného materiálu. Autoři zjistili, že 1,2-dithiolan lze kopolymerizovat také se styrenem, akryláty, vinylacetátem nebo methylmethakrylátem, čímž lze do polymerních řetězců zavádět vazby, které je možné později štěpit. Podle studie by princip mohl sloužit jako základ pro vývoj dalších materiálů navržených od počátku tak, aby šly snadněji rozebrat, vyčistit a znovu použít.
Vedoucí autor studie Touseef Kazmi proto vidí hlavní přínos práce především v samotném principu. Pokud se vědcům podaří chemii dál upravovat, mohla by podle něj vzniknout nová generace materiálů, které se budou oproti dnešním plastům jednodušeji nanášet, odstraňovat i recyklovat. Studie byla publikována 11. srpna 2026 v časopise Macromolecules.
