Хіміки з Нової Зеландії перетворили столові прилади з біопластику на піну, яку можна використовувати як матеріал для теплоізоляції стін. У роботі, опублікованій в журналі, вчені вспіняли вилки з полімолочної кислоти (полілактида) за допомогою надкритичного вуглекислого газу.
На сьогодні основним матеріалом для виготовлення упаковки і одноразового посуду служить пластик. Як і багато інших пластикових виробів, упаковка і посуд виробляються з невідновлюваної сировини і є одними з найбільш небезпечних забруднювачів навколишнього середовища. Біорозкладені пластмаси є можливим рішенням цієї проблеми.
Однак біорозкладені пластмаси не переробляються в більшості країн, оскільки вони не призначені для цього. Переробляти біорозкладені столові прилади, щоб з цього матеріалу знову виготовити столові прилади - не практично, оскільки міцність матеріалу при переробці знижується. Тому предмети з біопластику зрештою потрапляють на звалище. Але було б більш конструктивно розробити методи рециркуляції біорозкладених пластиків. Причому розумно розглядати переробку біопластику з метою створення матеріалів для застосування в тих областях, де міцність матеріалу менш значна. Пінопласти - гарне застосування для переробленого біопластику.
Новозеландським дослідникам під керівництвом Лілянь Лінь (Lilian Lin) з Університету Кентербері вдалося перетворити столові прилади з півілактиду на піну за допомогою вуглекислого газу під високим тиском. Полілактид - це полімер, що являє собою термопластичний аліфатичний поліефір, який можна отримати з кукурудзяного крохмалю або цукрової тростини. Цей біопластик застосовують в основному в 3D-друку, виготовленні тканин, упаковок, плівок, а також в автомобілебудуванні та електроніці.
Спочатку вилки з полімолочної кислоти залишили у вакуумній печі при кімнатній температурі на два тижні для випаровування вологи і летючих хімікатів, включаючи мономери, що непрореагували, присутні в матеріалах. Потім вилки помістили в камеру, заповнену вуглекислим газом. Всередині нагрітої камери підвищували тиск, в результаті чого вуглекислий газ переходив у стан надкритичного флюїду і розчинявся в пластику. Потім, коли тиск різко знижували, газ розширювався всередині пластику і перетворював його на піну. Хіміки спіткали полілактид за допомогою надкритичного CO2 без використання додаткових додаток. Для отримання зображень спінених структур хіміки використовували скануючий електронний мікроскоп.
Для вивчення впливу умов спінювання (температури, тиску, концентрації CO2) на структуру пен, процедуру проводили при температурах 140, 160 і 180 градусах за Цельсієм і тиску 10, 12, 20 і 28 мегапаскалей. Змінюючи температуру і тиск можна було регулювати щільність і розмір комірок у пені. Наприклад, при підвищенні тиску діаметр комірок зменшувався (при температуре140 градусів за Цельсієм). А питомий обсяг повітряної фази збільшувався в міру зменшення концентрації вуглекислого газу (при будь-якому значенні температури і тиску).
Піни, як теплоізоляційні матеріали, відіграють важливу роль у будівництві будівель, транспортуванні та упаковці. Такі матеріали зазвичай отримують з нафти. Екологічною альтернативою є нанокристалічна целюлоза. Однак піни з неї досить крихкі, при горінні повністю перетворюються на попіл, а при високій вологості втрачають механічні властивості. У 2019 році американським вченим вдалося «зеленим» методом синтезувати екологічно чисту теплоізоляційну піну на основі нанокристалічної целюлози з низьким значенням теплопровідності, високою упругістю і міцністю.