Po celá léta zuřila debata o tom, zda je bisfenol A bezpečný nebo nebezpečný.
Ale tento argument se nyní může stát irelevantní, protože tým vědců vytvořil biopolykarbonát, který je stejně silný a tvrdý jako fosilní paliva, ale jako hlavní surovinu používá glukózu.
Láska a Nenávist Bisfenolu A
Když se poprvé objevil v padesátých letech, nikdo netušil, že by bisfenol A (nebo BPA) způsobil nějaké velké potíže.
Původně se používal v prvních epoxidových pryskyřicích, ale General Electric a Bayer se brzy dozvěděli, že molekuly se mohou spojit spolu s malou spojovací sloučeninou a vytvořit tvrdý, lesklý plast zvaný polykarbonát.
To vedlo k tomu, že dnešní polymerní průmysl používal bisfenol A jako společný stavební blok pro výrobu četných pryskyřic a různých druhů plastů.
Zdravotní obavy však rostly vlivem této suroviny na zdraví volně žijících živočichů i lidí.
Je to proto, že BPA je sloučenina narušující endokrinní systém; chemická látka, která se v těle může chovat jako hormon a potenciálně narušit funkci přírodních hormonů.
Obavy jsou založeny na vlně studií, které analyzovaly účinky BPA a zjistily, že může mít nepříznivý dopad na reprodukční, vývojovou a metabolickou pohodu mnoha různých zvířat, včetně zebrafishů, opic rhesus, hlíst, myší a významně lidí.
Navzdory tomu většina vlád i nadále umožňuje jeho výrobu a použití, přičemž cituje další výzkumníky, kteří považují BPA za bezpečné, i když někteří začali omezovat její aplikaci. EU zejména zakázala používání BPA při výrobě kojeneckých lahví v roce 2011 a plánuje zastavení jeho používání v termálním papíru již v příštím roce. Například v Koreji je zakázáno použití BPA na výrobu kojeneckých lahvích ale i kosmetiky.
To zapsalo otázku nalezení náhrady pevně do paměti vědců.
A nyní došlo k průlomu, protože tým Korejského výzkumného ústavu chemické technologie (KRICT) vytvořil biopolykarbonát vyrobený převážně z glukózy. Na rozdíl od dřívějších biopolymerů tým tvrdí, že tento nový bio-polykarbonát má sílu a trvanlivost, aby odpovídal jeho petrochemickému protějšku, což připravuje cestu pro komercializaci.
Až do dnešní doby byla jedinou společností, která úspěšně komercializovala bio-polykarbonátový produkt, japonská společnost Mitsubishi Chemical.
Tento nejnovější objev provedli Dr. Jeyoung Park, Dr. Dongyeop Oh a Dr. Sung Yeon Hwang z Výzkumného centra pro biochemickou chemii v KRICT, kteří byli schopni vyvinout alternativní komerčně životaschopný biopolykarbonát s využitím rostlinných složek isosorbid a nanocelulóza.
Největší výzvou při vytváření jakéhokoli nového biopolymeru je, aby výroba byla dostatečně levná, ale zároveň musí být produkt dostatečně silný, aby mohl konkurovat na trhu svým protějškům z fosilních paliv.
Z tohoto důvodu se tým KRICT zaměřil na isosorbid, ekologickou sloučeninu odvozenou od glukózy, která je známa nejen svou silnou mechanikou, ale také proto, že její jedinečná molekulární struktura poskytuje „dobré optické a UV-rezistentní vlastnosti“.
Jak uvádí vědecký časopis Phys.org, „Výzkumný tým použil princip„ jako se rozpustí “, kde se podobné sloučeniny lépe kombinují. Isosorbid se dobře promísil s nanocelulózou jako zpevňujícím činidlem odvozeným od biologického původu, protože obě látky jsou hydrofilní a mají podobnou strukturu. Poté byl proveden polymerační proces nanokompozitního plastu. Dobře dispergovaná nanocelulóza fungovala jako kovová výztuž v betonu a maximalizovala tak pevnost bioplastického materiálu. “
Výsledkem je silný biopolykarbonát vyráběný relativně levně a který by mohl být také průhledný, což v mnoha předchozích bioplastických výrobcích selhalo.
Síla Biopolykarbonátu
Testy ve skutečnosti ukázaly, že tento nejnovější biopolymer byl silnější než standardní polykarbonáty, a to jak na petrochemické, tak na biologické bázi. Polykarbonáty fosilních paliv mají typicky pevnost v tahu mezi 55 a 75 MPa, zatímco bioplastická hmota od Mitsubishi Chemical Corporation měří 64 až 79 MPa. Biopolykarbonát od KRIST měří 93 MPa.
"Chtěli jsme prolomit stereotyp, že bioplast má nižší mechanické vlastnosti a je drahý," říká Dr. Park. "Díky synergické souhře mezi rostlinnými ingrediencemi jsme dokázali vyvinout bio-plast, který je lepší než ropný plast."
Průhlednost Bio-Polykarbonátu
Kromě své pevnosti je nový polykarbonát také vysoce průhledný a má propustnost světla 93%. Jak vysvětluje vědecký časopis EurekaAlert: „Je to kvůli potlačené krystalinitě prostřednictvím dispergované nanocelulózy a výsledek je velmi lepší než komerčně dostupný ropný polykarbonát. To je vynikající, protože většina nanokompozitů má sníženou průhlednost, protože nestejnoměrné agregáty rozptylují světlo. Kromě toho neexistuje žádné riziko zabarvení ani po dlouhodobém vystavení ultrafialovým paprskům, protože na rozdíl od ropného polykarbonátu neexistuje benzenový kruh v bio-polykarbonátu. “
Tím se otevírá možnost použití bio-polykarbonátu v mnoha dalších průmyslových aplikacích, jako jsou světlomety, průhledné dálniční protihlukové stěny, střešní okna a na krytí elektronických zařízení.
Bio-Polykarbonát s Nízkou Toxicitou
Navíc se ukázalo, že bio-polykarbonát je mnohem bezpečnější než petrochemické polymery, což umožňuje použití ve výrobcích, kde BPA není.
"Výsledek nízké toxicity byl získán z in vivo zánětlivých testů s použitím krysy." Říká dr. Dongyeop Oh. "Úroveň toxicity je bezpečná pro kojence a děti, což znamená, že materiály mohou být použity pro lékařské účely v takových věcech, jako jsou implantáty a umělé kosti, stejně jako hračky, kojenecké láhve a dětské kočárky."
Výsledky testu z injekce polymeru do potkanů pro testování zánětu daly bioproduktu úroveň toxicity 1, na stupnici 0 - 5, kde nejnižší hodnota toxicity je 0. Výsledek, který zmírní obavy, které mají mnozí z mnoha domácích plastů.
„Strach z plastů roste kvůli problémům, jako je plastový odpad a chemofobie,“ říká dr. Hwang Sung Yeon, „ale plasty se staly nezbytnou součástí každodenního života, takže budeme vyvíjet bioplasty, které lidé mohou používat beze strachu.“
Trh s polykarbonátem je obrovský, se současnou celosvětovou produkcí přibližně 5 milionů tun ročně. V současné době je podíl biopolykarbonátu monopolizován společností Mitsubishi, která ročně produkuje pouze 20 000 tun.
S rostoucím tlakem spotřebitelů a vlád na nalezení bezpečnějších produktů, které splňují cíle v oblasti změny klimatu a emisí, je vstup nového biopolykarbonátu na trh vzrušující zprávou. Vzhledem k tomu, že nový bioplastický materiál je v mnoha ohledech lepší než konvenční polykarbonáty, je možná jen otázkou času, než biopolymerní produkty překonají petrochemickou dominanci v plastikářském průmyslu.
Fotografický kredit: Undark, Phys.org, SurfaceTech, Saferchemicals, LinkedIn a Coperion
