Μια απρόσεκτη γάτα έφερε επανάσταση στη βιομηχανία πλαστικών

Ο βαυαρός χημικός Άντολφ Σπίτελερ ήταν τυχερός που κρατούσε μια γάτα στο εργαστήριό του στα τέλη του 19ου αιώνα: το κατοικίδιο ανακάλυψε πώς μπορεί κανείς να μετατρέψει το απλό γάλα σε επαναστατικό νέο πλαστικό.

Ήταν το πλαστικό καζεΐνης, γνωστό και ως "γαλάλιθος", το δεύτερο πλαστικό που εφευρέθηκε μετά τη νιτροκυτταρίνη, η οποία παράγεται από φυτικό υλικό.

Ο γαλάλιθος παρέμεινε δημοφιλής για δεκαετίες, και ήταν το υλικό από το οποίο παράγονταν εξαιρετικά κουμπιά για ρούχα, ή ακόμα και κοσμήματα.

Η καζεΐνη είναι η κύρια πρωτεΐνη του γάλακτος (ή για την ακρίβεια μια οικογένεια συγγενικών πρωτεϊνών), η οποία ευθύνεται για το άσπρο χρώμα του και αποτελεί επίσης βασικό συστατικό του τυριού -πήρε μάλιστα το όνομά της από τη λατινική λέξη για το τυρί, caseus.

Ήταν ένα βράδυ του 1897 όταν ο Σπίτελερ (Adolf Spitteler, 1846 - 1940) άφησε στον πάγκο του εργαστηρίου του μια φιάλη φορμαλδεΰδης, εξιστορεί το περιοδικό "Scientific American".

Στη διάρκεια της νύχτας, η απρόσεκτη γάτα έριξε το μπουκάλι και η φορμαλδεΰδη κύλησε στον πάγκο και έπεσε τελικά στο μπολ με το γάλα του ζώου. Όταν ο Σπίτελερ επέστρεψε το επόμενο πρωί, είδε ότι το γάλα είχε στερεοποιηθεί σε ένα σκληρό υλικό που θύμιζε κέρατο. Ουσιαστικά, η φορμαλδεΰδη είχε προκαλέσει τον πολυμερισμό των μορίων καζεΐνης σε μακριές αλυσίδες, παρόμοιες με αυτές από τις οποίες αποτελούνται όλα τα πλαστικά.

Σε συνεργασία με έναν γερμανό τυπογράφο, τον Βίλχελμ Κρίσε, ο Σπίτελερ τελειοποίησε τη μέθοδο παραγωγής πλαστικού από καζεΐνη και ίδρυσε την Vereinigte Gummiware Fabriken, την πρώτη εταιρεία που παρήγαγε το νέο υλικό σε βιομηχανική κλίμακα. Το ερευνητικό δίδυμο κατέθεσε αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1899. Σύντομα, εταιρείες στην Ευρώπη άρχισαν να πειραματίζονται με τον γαλάλιθο.

Σε αντίθεση με άλλα πλαστικά, τα οποία μπορούν να χυθούν σε καλούπια, το πλαστικό καζεΐνης παραγόταν σε φύλλα ή ράβδους από τις οποίες σκαλίζονταν τα επιθυμητά σχήματα. Μια από τις κυριότερες χρήσεις του ήταν στην παραγωγή κουμπιών για ρούχα, τα οποία ήταν πιο ανθεκτικά στο σιδέρωμα σε σχέση με άλλα υλικά.

Ο γαλάλιθος γνώρισε τη δόξα τις δεκαετίες του 1920 και '30, μέχρι που ο Δεύτερος Παγκόσμιος Πόλεμος οδήγησε σε περιορισμούς της χρήσης γάλακτος σε μη βρώσιμα προϊόντα.

Σήμερα, η καζεΐνη χρησιμοποιείται κυρίως στη βιομηχανία τροφίμων και στη φαρμακοβιομηχανία.

Πηγή : in.gr

Το «αόρατο» πλαστικό πνίγει τους ωκεανούς

Τουλάχιστον 269.000 τόνοι πλαστικού ρυπαίνουν τις θάλασσες της Γης, σύμφωνα με τους υπολογισμούς νέας μελέτης.

Επιστήμονες από 6 χώρες μελέτησαν στοιχεία δεκάδων ερευνών από το 2007 ως το 2013 και υπολόγισαν πως στις θάλασσες «κολυμπούν» σήμερα πάνω από 5,25 τρισεκατομμύρια σωματίδια πλαστικού.

Οι διαφορές στη ρύπανση των ωκεανών σε βόρειο και νότιο ημισφαίριο είναι μικρές (56,8% στο νότιο και 55,6% στο βόρειο). Βόρειος Ειρηνικός και Ινδικός Ωκεανός είναι σύμφωνα με την έρευνα οι πιο «πνιγμένες» στο πλαστικό θάλασσες, με συνολικά πάνω από 155.500 τόνους πλαστικού.

«Πνιγμένη» και η Μεσόγειος

Γεμάτη από πλαστικά είναι και η Μεσόγειος: Οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι στη «γειτονιά» μας πλέουν τουλάχιστον 23.150 τόνοι πλαστικών σωματιδίων.

Οι ερευνητές χτυπούν καμπανάκι κινδύνου, αφού η μεγαλύτερη ποσότητα πλαστικών (92%) είναι μικρο-σωματίδια σε μέγεθος κόκκου άμμου, που καταπίνονται από τα ψάρια και τελικά φτάνουν στο πιάτο μας. Τα μεγαλύτερα κομμάτια σκοτώνουν μεγάλους πληθυσμούς θαλάσσιων ζώων και πουλιών. 

Το 2050 θα υπάρχουν περισσότερα πλαστικά από ψάρια στους ωκεανούς

Μια ανατριχιαστική αλλά αληθινή προοπτική: Η μαζική χρήση πλαστικών έχει λάβει τέτοιες διαστάσεις που το 2050 οι ωκεανοί θα περιέχουν περισσότερα πλαστικά κατάλοιπα παρά ψάρια, υποστηρίζει το Παγκόσμιο Οικονομικό Φόρουμ του Νταβός.

«Το σημερινό σύστημα παραγωγής, χρήσης και απόρριψης των πλαστικών έχει σημαντικές αρνητικές επιπτώσεις: κάθε χρόνο πετιούνται πλαστικά περιτυλίγματα αξίας 80-120 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Και, πέρα από το οικονομικό κόστος, αν δεν αλλάξει κάτι, οι ωκεανοί θα περιέχουν περισσότερα πλαστικά παρά ψάρια (σε βάρος) μέχρι το 2050», υπογραμμίζεται στην ανακοίνωση που εξέδωσε το Φόρουμ.

Το Φόρουμ του Νταβός, παρουσίασε μια μελέτη που πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με το ίδρυμα της ιστιοπλόου Έλεν Μακάρθουρ και τη συνδρομή της εταιρείας McKinsey.

Σύμφωνα με την έκθεση αυτή, η αναλογία πλαστικών-ψαριών, σε τόνους, ήταν ένας προς πέντε το 2014, θα είναι ένας προς τρεις το 2025 και θα ξεπεράσει τον έναν προς έναν το 2050.

Το Φόρουμ κρίνει αναγκαία «την πλήρη αναδιοργάνωση» της χρήσης περιτυλιγμάτων και πλαστικών γενικότερα αλλά και την αναζήτηση εναλλακτικών προϊόντων που θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν το πετρέλαιο ως πρώτη ύλη, αφού, αν δεν αλλάξει τίποτα, ο τομέας αυτός θα καταναλώνει το 20% του παραγόμενου πετρελαίου μέχρι το 2050.

Δεδομένου ότι οι πλαστικές σακούλες είναι μιας χρήσης, «το 95% της αξίας των περιτυλιγμάτων, που εκτιμάται στα 80-120 δισεκατομμύρια δολάρια κατ' έτος, χάνεται», προσθέτει το Φόρουμ, ζητώντας να προωθηθεί η ανακύκλωση και η επαναχρησιμοποίησή τους.

Πηγές : in.gr και newsbeast.gr

Ασυνήθιστα βακτήρια αποδομούν το πλαστικό

Η κάμπια μιας νυχτοπεταλούδας που βρέθηκε να μασουλάει πλαστικά υλικά συσκευασίας έκρυβε μια έκπληξη στο έντερό της: δύο είδη βακτηρίων που αποδομούν το πολυαιθυλένιο και ίσως θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να ξεφορτωθούμε εκατομμύρια τόνους σκουπιδιών.

Η ανακάλυψη δείχνει ότι το "αθάνατο" πολυαιθυλένιο δεν αποκλείεται να διασπάται στο περιβάλλον κάτω από τις κατάλληλες συνθήκες.

Η νυχτοπεταλούδα του είδους Plodia interpunctella ζει σε όλο τον κόσμο και οι κάμπιες της τρέφονται συνήθως με σπόρους. Δεν λένε όμως όχι και στο πλαστικό όποτε το συναντήσουν.

Περίεργοι να μάθουν τι συμβαίνει στο πεπτικό σύστημα του εντόμου, αμερικανοί και κινέζοι ερευνητές εξέτασαν τα μικρόβια του εντέρου τους και βρέθηκαν ενώπιον μιας έκπληξης. Τουλάχιστον δύο είδη βακτηρίων, τα Enterobacter asburiae και Bacillus sp. YP1, βρέθηκαν να αποδομούν το πολυαιθυλένιο.

Το πολυαιθυλένιο ή PE είναι ένα από τα πλέον ευρέως χρησιμοποιούμενα πολυμερή με την παραγωγή να φτάνει τα 140 εκατομμύρια τόνους το χρόνο. Δισεκατομμύρια σακούλες και μπουκάλια από PE καταλήγουν κάθε χρόνο στις χωματερές ή ακόμα και στη θάλασσα, όπου σκοτώνουν κήτη, θαλάσσιες χελώνες και άλλα είδη.

Η νέα ανακάλυψη θα μπορούσε τώρα να ανοίξει το δρόμο για την ανάπτυξη βιοτεχνολογικών μεθόδων αποδόμησης του πολυαιθυλενίου.

Διαβάστε το πρωτότυπο άρθρο στο "EnvironmentalScience & Technology", μια επιθεώρηση της Αμερικανικής Ένωσης Χημείας.

Πηγή : in.gr

Nέα κατηγορία πλαστικών, η πρώτη εδώ και δεκαετίες

Η πρώτη νέα κατηγορία πολυμερών υλικών που ανακαλύπτεται εδώ και δεκαετίες υπόσχεται ανθεκτικότερα, φθηνότερα και ανακυκλώσιμα υλικά για μια πληθώρα εφαρμογών, από την ηλεκτρονική μέχρι την αυτοκινητοβιομηχανία και την αεροναυπηγική. Το επίτευγμα της αμερικανικής IBΜ παρουσιάζεται στην κορυφαία επιθεώρηση Science.

Τα πρώτα πολυμερή υλικά -μακριές αλυσίδες μορίων που συνδέονται μεταξύ τους με χημικούς δεσμούς- ανακαλύφθηκαν στα τέλη του 19ου αιώνα και θεωρούνται πλέον ώριμος κλάδος της Χημείας.

Τα πολυμερή είναι σήμερα βασικό υλικό για μια πληθώρα προϊόντων, όπως ο ρουχισμός και οι πλαστικές φιάλες (πολυεστέρες), τις βαφές (πολυακρυλικά), τις πλαστικές φιάλες γάλακτος (πολυαιθυλένιο), τις συσκευασίες τροφίμων (πολυστυρένιο, πολυολεφίνες) και τα εξαρτήματα αυτοκινήτων και αεροσκαφών (εποξικά, πολυαμίδια, πολυιμίδια).
Παρόλα αυτά, τα σημερινά πλαστικά πάσχουν από μια σειρά μειονεκτημάτων, όπως η φθορά από μηχανική καταπόνηση και η φθορά από διαλύτες (δοκιμάστε να βάλετε βενζίνη σε ένα πλαστικό ποτήρι νερού και θα το δείτε να διαλύεται). Είναι επίσης δύσκολο έως αδύνατο να ανακυκλωθούν και πλημμυρίζουν τις χωματερές με τοξικές, μη διασπώμενες ουσίες. 

Η τελευταία ανακάλυψη της ΙΒΜ θα μπορούσε να δώσει λύσεις. Το ερευνητικό σκέλος της εταιρείας ανέπτυξε δύο νέες, παραπλήσιες κατηγορίες πολυμερών που παράγονται από την αντίδραση της ουσίας παραφορμαλδεΰδης με μια κατηγορία ουσιών που ονομάζονται διαμίνες.

Η πρώτη κατηγορία παράγεται από αντίδραση σε υψηλή θερμοκρασία 250 βαθμών Κελσίου. Το πολυμερές που προκύπτει είναι εξαιρετικά ανθεκτικό, χάρη στην ανακατανομή των διπολικών δεσμών και την εξάτμιση των διαλυτών που χρησιμοποιούνται. Το υλικό αυτό είναι πιο γερό από τα ανθρώπινα οστά, είναι όμως και εύθραυστο.

Η δεύτερη νέα κατηγορία είναι πολυμερή που σχηματίζονται σε θερμοκρασία λίγο μεγαλύτερη από θερμοκρασία δωματίου. Το υλικό που προκύπτει διατηρεί παγιδευμένα μόρια διαλύτη, γι' αυτό και είναι ελαστικό σαν λάστιχο, ενώ ταυτόχρονα παραμένει πιο ανθεκτικό από τα περισσότερα άλλα πολυμερή.

Το εντυπωσιακό είναι ότι τα πολυμερή αυτής της δεύτερης κατηγορίας παρουσιάζουν ικανότητα αυτο-επούλωσης: αν κανείς κόψει το πλαστικό σε δύο κομμάτια και τα φέρει σε επαφή μεταξύ τους,  οι χημικοί δεσμοί ανασχηματίζονται και το κομμένο πλαστικό ξαναγίνεται ένα.

Ακόμα, τα νέα υλικά μπορούν να συνδυαστούν με νανοσωλήνες άνθρακα για τη δημιουργία σύνθετων υλικών αυξημένης αντοχής, κατάλληλων για χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία και την αεροναυπηγική.

Ιδιαίτερα σημαντική είναι όμως και η δυνατότητα ανακύκλωσης και πλήρους ανάκτησης των πρώτων υλών: τα νέα πλαστικά παραμένουν άθικτα σε αλκαλικό περιβάλλον (υψηλό pH), αποδομούνται όμως σε πολύ όξινες συνθήκες (πολύ χαμηλό pH). 

Μια άλλη ιδιαιτερότητα της μελέτης είναι ότι βασίστηκε σε τεχνικές συνθετικής χημείας και υπολογιστικής χημείας: αντί να πειραματιστούν στο εργαστήριο μέχρι να ανακαλύψουν ένα νέο πολυμερές με τα επιθυμητά χαρακτηριστικά, οι ερευνητές της IBM συνδύασαν τα εργαστηριακά πειράματα με λογισμικό που προσομοιώνει τις χημικές αντιδράσεις.

Στο μέλλον, η σχετικά νέα προσέγγιση της υπολογιστικής χημείας θα μπορούσε να δώσει κι άλλες νέες κατηγορίες υλικών.

Διαβάστε το άρθρο στο περιοδικό Science εδώ

Πηγή : in.gr

Βιομάζα αντί για πετρέλαιο

Μέθοδος νανοτεχνολογίας υπόσχεται πλαστικά από ανανεώσιμες πηγές

Η χρήση παραγώγων του πετρελαίου για την παραγωγή πλαστικών θα μπορούσε να αντικατασταθεί στο μέλλον από νανοκαταλύτες που παράγουν τους δομικούς λίθους των πολυμερών από άχρηστη βιομάζα, ελπίζουν οι ερευνητές που ανέπτυξαν τη μέθοδο.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης στην Ολλανδία και της εταιρείας πετροχημικών προϊόντων Dow Chemical αναφέρουν στο περιοδικό Science ότι μπόρεσαν να παράξουν αιθυλένιο και προπυλένιο, δύο μόρια που χρησιμοποιούνται ευρέως ως μονομερή για την παραγωγή πλαστικών.

Οι δύο αυτές ουσίες παράγονται σήμερα σε βιομηχανική κλίμακα με πρώτη ύλη το πετρέλαιο. Η νέα τεχνική προσφέρει τα ίδια τελικά προϊόντα, θα ήταν όμως πιο φιλική στο περιβάλλον, αφού αξιοποιεί ανανεώσιμες πρώτες ύλες.

Στην αγορά κυκλοφορούν ήδη τα λεγόμενα "βιοπλαστικά", τα οποία παράγονται από φυτικά σάκχαρα, έχουν όμως διαφορετική δομή από τα συμβατικά πλαστικά και οι πρακτικές εφαρμογές τους είναι περιορισμένες.

Η νέα μέθοδος που παρουσίασαν οι ερευνητές βασίζεται σε καταλύτες που δημιουργούνται με την απόθεση νανοσωματιδίων χρυσού πάνω σε μια "σκαλωσιά" από μικροσκοπικές ίνες άνθρακα. Ως πρώτη ύλη για την παραγωγή μονομερών χρησιμοποιήθηκε μείγμα υδρογόνου και μονοξειδίου του άνθρακα, δύο αερίων που παράγονται από τη διάσπαση της βιομάζας.

Η τεχνική βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο και παραμένει ασαφές αν θα μπορούσε να αποφύγει τα μειονεκτήματα που παρουσιάζει σήμερα η παραγωγή βιοκαυσίμων.

Τα βιοκαύσιμα (π.χ η λεγόμενη βιοαιθανόλη) παράγονται σήμερα από καλαμπόκι ή άλλες καλλιέργειες. Δεν θεωρούνται απόλυτα "πράσινα", καθώς η παραγωγή τους απαιτεί μεγάλες καλλιεργήσιμες εκτάσεις και μπορεί να οδηγήσει σε αύξηση των τιμών των αγροτικών προϊόντων.

Η ερευνητική ομάδα που ανέπτυξε τη νέα τεχνική ευελπιστεί να παρακάμψει αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας ως πρώτη ύλη άχρηστο άχυρο ή κορμούς δέντρων που αναπτύσσονται με μεγάλη ταχύτητα.

Το κατά πόσο μπορεί αυτό να εφαρμοστεί σε μεγάλη κλίμακα θα εξαρτηθεί από την πορεία των ερευνών και των δοκιμών, καθώς και από την πορεία της τιμής του πετρελαίου.