Внедрение технологии дает производителям сахарной свеклы и жома высокую добавленную стоимость, превращая их из поставщиков дешевого кормового сырья в участников прибыльного рынка нефтезамещающей химической продукции.
Защищенная в Гронингенском институте инженерии и технологий диссертация молодого ученого под названием «Синтез, характеризация и применение биополиэфирамидов и полиэфиримидов, полученных из отходов жома сахарной свеклы» посвящена созданию умных экологических материалов.
Исследователь нашел способ превращать дешевый побочный продукт сахарной промышленности в высокотехнологичные полимеры с регулируемыми свойствами, которые способны решить проблему микропластика в сельском хозяйстве и заменить ископаемое сырье в производстве пластмасс.
Традиционно жом, остающийся после экстракции сахара из свеклы, идет на корм скоту или используется для получения биогаза. Однако Джесси Йонгстра посмотрел на эти отходы как на ценный источник химических строительных блоков.
Главным успехом его работы стало выделение и использование мономера под кодовым названием GalX, синтезируемого на основе биомассы сахарной свеклы. С помощью этого уникального компонента химику удалось создать два принципиально новых семейства экологических материалов: био-полиэфирамиды и полиэфиримиды.
Полученные экопластмассы и жидкие растворы обладают уникальным свойством, поскольку сочетают в себе прочность и жесткость традиционного пластика с гибкостью и способностью к постепенному разложению в природной среде.
Новизна научной диссертации Йонгстра заключается в том, что он научился программировать свойства будущего материала на молекулярном уровне.
Экспериментируя с соотношением эфирных и амидных связей внутри полимерной цепи, исследователь смог тонко настраивать важнейшие физические параметры экопластмасс. Например, увеличение доли амидов делает материал исключительно термостойким и поднимает температуру его стеклования, что позволяет использовать его для создания прочных формованных изделий. Если же в молекулярной архитектуре преобладают эфирные связи, материал становится более гибким, мягким и начинает гораздо быстрее распадаться под воздействием микроорганизмов. Подобный подход позволяет создавать пластмассы под конкретные нужды промышленности без использования нефтепродуктов.
Одним из наиболее перспективных практических применений разработанных полимеров стало создание экологически безопасных покрытий для семян агрокультур. В современном сельском хозяйстве высоким спросом пользуются дражированные семяна, когда на них наносят защитную оболочку из пестицидов и питательных веществ.
Однако в качестве связующего агента производители обычно используют синтетические полимеры, которые после прорастания семени могут оставаться в почве в виде микропластика.
Биопокрытие на основе полимеров Йонгстра полностью меняет правила игры. Созданная им жидкая полимерная композиция идеально ложится на поверхность семени, формируя прочную защитную пленку. Эта оболочка удерживает активные вещества и не позволяет им осыпаться в виде опасной пыли при транспортировке или механизированном севе. При этом пленка обладает регулируемой биодеградацией: она надежно защищает семя на первых этапах, но полностью разрушается в почве к моменту, когда растение укрепляется и дает корни, не оставляя после себя никакого химического следа.
Исследование Йонгстра доказывает, что концепция безотходной циклической экономики способна выдавать коммерчески жизнеспособные продукты. Помимо защитных оболочек для семян, синтезированные полиэфиримиды на основе лимонной кислоты показали отличные результаты при тестировании в составе лакокрасочных покрытий на органических растворителях. Это открывает широкие возможности для их интеграции в автомобильную, строительную и упаковочную индустрии, значительно снижая углеродный след промышленных предприятий.
Источник: University of Groningen.