Ученые разработали метод создания биоразлагаемых пластиков на основе серы

Графическая аннотация. Автор: Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202508985

Пластики представляют серьезную проблему для окружающей среды: многие традиционные пластики не разлагаются или делают это с большим трудом. Это делает исследования новых пластиков крайне важными — материалов, которые сохраняют полезные свойства, но при этом могут быть целенаправленно разложены или переработаны. Такие инновации могут привести к созданию более устойчивых материалов, позволяющих использовать пластики с долгосрочным сохранением ресурсов.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Angewandte Chemie International Edition, включение атомов серы в полимерные цепи делает их более разлагаемыми.

Атомы серы повышают устойчивость полимеров, поскольку связи между атомами углерода и серы легче разрывать, чем связи между углеродом и другими атомами углерода или кислорода. Это позволяет серосодержащим пластикам разлагаться в относительно мягких условиях. Однако стратегии синтеза этих пластиков все еще недостаточно развиты, что препятствует их крупномасштабному производству.

Первый шаг к массовому производству уже сделан: международная исследовательская группа, включающая специалистов из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге, Техасского университета A&M и Университета Байройта, разработала метод тестирования и сравнения различных серосодержащих строительных блоков на пригодность для производства пластиков.

«С помощью нашего исследования мы смогли установить прогностическое правило, которое указывает, какие серосодержащие строительные блоки дают идеально структурированные и чистые полимеры — а какие нет», — говорит профессор Алекс Дж. Плайер, младший профессор макромолекулярной химии Университета Байройта.

До сих пор строительные блоки и условия реакции, используемые для производства этих серосодержащих пластиков, приходилось специально подбирать и оптимизировать для каждой комбинации компонентов.

«Не существовало готового решения для производства устойчивых пластиков с серой в стандартизированных условиях», — поясняет Плайер.

Используя свой новый метод, исследователи идентифицировали карбонилсульфид как особенно подходящий серосодержащий строительный блок для производства пластиков. Карбонилсульфид реагирует очень надежно, образуя длинные, равномерно структурированные полимерные цепи — и делает это с минимальным использованием катализатора для облегчения химической реакции. Кроме того, реакция производит очень мало нежелательных побочных продуктов.

«Наши выводы закладывают основу для разработки новых, устойчивых материалов, которые могут быть контролируемо разложены», — заключает Плайер.

Дополнительная информация: Bhargav R. Manjunatha et al, Monomer‐Dependent Selectivity in Sulfur‐Containing Ring‐Opening Copolymerisation: Bimetallic Catalysis for Predictive Design of Degradable Polymers, Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202508985

Источник: Университет Байройта

Интересный факт: Ежегодно в мире производится более 400 миллионов тонн пластика, и только около 9% из него перерабатывается. Разработка биоразлагаемых альтернатив может значительно сократить загрязнение окружающей среды пластиковыми отходами, которые разлагаются сотни лет.