Исследователи из Государственного университета Колорадо создали новый тип разлагаемого микроорганизмами полимера, используя в качестве сырья мономер гамма-бутиролактон. Разработанный ими пластик переходит в своё исходное молекулярное состояние при нагреве. Новый материал является полностью перерабатываемым, допускает повторное использование и разлагается микроорганизмами, что может полностью изменить способы и сферы использования пластика человечеством.
До публикации результатов работы американских учёных в журнале Nature Chemistry считалось, что γ-бутиролактон не способен к полимеризации из-за низкой энергии деформации углерод-углеродной связи. Как отмечают авторы, синтез полимеризованного γ-бутиролактона был возможен лишь при сверхвысоком давлении в 20 000 атмосфер, и то при этом удавалось получить лишь олигомеры — цепочки относительно небольшой длины.
Несмотря на негативный опыт предшественников, группа под руководством профессора химии Юджина Чэня (Eugene Chen) не оставляла попытки осуществить полимеризацию γ-бутиролактона и смогла найти подходящий катализатор. Исследователям удалось осуществить процесс полимеризации γ-бутиролактона с получением как линейной, так и циклической структуры полимера.
Важнейшим свойством полученных полимеров является их способность к разложению при нагреве. Опыты показали, что нагревание поли-гамма-бутиролактона в течение часа до 300 °C приводит к полной деполимеризации. Для линейной модификации достаточно ещё более низкой температуры — 220 °C.
γ-бутиролактон, в отличие от традиционных пластиков, является биоразлагаемым веществом и даже использовался как препарат для употребления вовнутрь. Поли-гамма-бутиролактон при разложении даёт исходный γ-бутиролактон, который может быть использован повторно.
Традиционные синтетические полимеры, используемые в промышленности и быту: полистирол и полиэтилен — не могут быть полностью разложены, их можно только переработать в определённой степени. Процесс биоразложения этих веществ происходит крайне медленно: обычный полиэтиленовый пакет разлагается в почве в течение столетий. Утилизация этих материалов представляет собой важную проблему современности.
