合成プラスチックや合成ポリマーには多くの有用な特性がありますが、それらの誤用は、私たちの生態系を窒息させる広範な汚染につながっています. この問題の解決策として、多くの合成ポリマーが再処理とリサイクルに送られています。 ポリエチレン テレフタレート (PET) は、多くの国で最も一般的にリサイクルされている製品の 1 つです。 しかし、リサイクルには多くの問題があります。 プラスチックをリサイクルすると、ポリマー鎖の一部が分解され、構造的に弱く劣ったポリマーになります。 これらの質の悪い再生プラスチックは、特性がはるかに悪く、固形燃料としてしか適していません。 このためメーカーは、間もなく枯渇する石油原料から新たなプラスチック製品を製造するしかありません。

そのため、世界中の研究者が、効率的かつ費用対効果の高い方法でリサイクルできる持続可能な架橋ポリマー材料の開発に取り組んでいます。 日本の名古屋工業大学の助教授である林幹宏博士と彼の同僚である木村隆宏博士は、広く使用されているプラ​​スチックであるポリエステルを、リサイクル時に強度と特性を保持する架橋ポリマーにリサイクルする簡単なプロセスを開発しました。 彼の方法では、ポリエステルをビトリマー (動的な共有結合を持つ新しいクラスのポリマー) に変換する必要があります。 動的共有結合は、高品質の機能性材料の特徴であるリサイクル性、再処理性、創傷治癒などの望ましい特性をビトリマーに与えます。 この調査は、2022 年 8 月 1 日に完了しました。 Journal of Materials Chemistry A 公開された .

林博士は彼の研究について次のように述べています。 彼と彼の同僚は、ポリエステルを架橋分子 – テトラエポキシ – と化学化合物 1,8-ジアザビシクロ を組み合わせることによって、ビトリマーを簡単に作成しました。[5.4.0]溶媒としてテトラヒドロフランの存在下で触媒として混合ウンデク-7-エン (DBU)。 次いで、溶媒を蒸発させ、残りの混合物を２００℃で２４時間加熱して、ビトリマーフィルムを形成した。

この方法では、ビトリマーを生成するための架橋は、加水分解 (ポリエステル結合の切断)、エポキシド開環反応、お​​よび分子間エステル交換の 3 つの迅速な連続ステップで発生します。 製造されたビトリマーの優れた機械弾性特性について、林博士は次のようにコメントしています。純正ポリエステルと比較。 また、ほぼ100％のゲル含有量です。 さらに、Vitrimer は、粉砕して平らなシートにプレスしてもその特性を保持していることが観察されており、そのリサイクル可能性が強調されています。

プラスチックは、軽量、安価、無毒で製造が容易なため、多くの利点と有用な特性を備えた重要な素材です。 しかし同時に、それらが引き起こす環境破壊を認識し、制限する必要があります。 プラスチック ポリマーのリサイクル可能性を改善することで、リサイクル プログラムが促進され、再生不可能な資源である石油の使用が削減されます。 ドクター・アズ・ハヤシが正しく指摘しているように、「世界は合成ポリマーをリサイクルするための多目的な手段を必要としています。私たちが提案する方法は、石油由来の化学物質の使用を排除するだけでなく、実用的で持続可能なリサイクルシステムへの第一歩となる可能性があります。 …循環経済の原則に沿った未来になり、SDGsの達成に貢献すること。」

さらなるステップとして、研究者は現在、溶媒を使用せずにポリエステルをより直接的にビトリマーに変換する方法を開発することを計画しており、その方法が市販の PET を他の高度にリサイクル可能な材料に変換するために使用できるかどうかも調査しています。 成功すれば、開発された方法は閉鎖的なプラスチック生産サイクルにつながり、過剰なプラスチック生産によって引き起こされるさらなる環境危機を回避できる可能性があります。