Цыплята - не только мясо, но и пластмасса

Химики из Университета Небраски в Линкольне (University of Nebraska-Lincoln) под руководством доктора Ици Ян (Yiqi Yang) одним выстрелом убили сразу двух зайцев. Они разработали и апробировали технологию «переплавления» птичьих перьев в термопластик. Испытанная методика позволит утилизировать миллионы тонн птичьего мусора и создать биоразлагаемые зубные щетки, тазики и краски для дорожной разметки.

Самые длинные молекулы

Пластмассы – материалы, произведенные на основе полимеров – очень длинных молекул, «спаянных» из маленьких органических «молекулок» -- мономеров.

Пластмассы изменяют свою форму при нагревании и сохраняют новые очертания после охлаждения. В зависимости от того, можно ли переделать длиннющую молекулу, пластмассы делятся на термопластичные и термореактивные. Пластмассы первого типа можно многократно переплавлять, создавая конечный продукт с различными геометрическими параметрами. Термореактивные пластмассы при нагревании также меняют свою форму, но при этом теряют пластичность и последующей обработке уже не поддаются.

Из термопластичных материалов, к которым относятся нейлон, полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и многие другие, изготавливливают и зубные щетки, и автомобильные бамперы. Термореактивные полимеры (фенолальдегидные, карбамидные, полиэфирные, эпоксидные и полиуретановые полимеры) используются в строительстве.

Для синтеза полимеров используется сырье, выделенное из нефти или природного раза. Учитывая обеспокоенность мирового сообщества истощением природных богатств, ученые ищут альтернативные ресурсы для производства не только энергии, о чем Infox.ru писал в статье «Микробы и мусор источают дешевую энергию», но и для синтеза «классических нефтепроизводных материалов».

«Куриные перья -- отличное сырье для производства полимеров, -- говорит руководить проекта по замене нефтепродуктов отходами бройлерного производства доктор Ици Ян. – Перья, (волосы, ногти, шерсть, рога и копыта), состоят в основном из кератинов – белков, обладающих колоссальной механической прочностью».

Перья, рога и копыта

В докладе, представленном на Национальной выставке Американского химического общества (241^st National Meeting & Exposition of the American Chemical Society), автор пояснил, что кератиновые (перьевые) добавки могут значительно укрепить механические свойства пластиков. Более того, механические характеристики пластиков, созданных с добавлением рого-копытно-перьевого белка, оставляют позади остальных пластмассовых конкурентов, укрепленных растительными протеинами.

«В предшествующих попытках создать термопластик с использованием куриных перьев, независимые группы ученых сталкивались с одной и той же проблемой: пластик сохранял заданные свойства до тех пор, пока он был сухим», -- пишет ученый в докладе ACS. Понятно, что зубные щетки из пластика, который тает во рту, будут пользоваться спросом только в магазине приколов.

Чтобы придать пластику нешуточную резистентность к воде, ученые использовали органическое соединение, применяемое в косметологии для укрепления и полировки ногтей -- метилакрилат (метиловый эфир акриловой кислоты). В углеродном скелете этой молекулы есть двойная связь: CH₂=CH-CHO. Если двойную связь разорвать, то молекулы метилакрилата начинают спаиваться в одну цепь полиметилакрилата: (-CH₂-CH-CHO-)_n.

Ици Ян и коллеги синтезировали гибрид полиметилакрилата и пластика, созданного на основе куриных перьев. «Надеемся, что предложенная технология сделает вклад в развитие производства биоразлагаемых полимеров, сэкономит природные ресурсы и очистит планету от отходов птицефабрик», -- резюмирует автор, обращая внимание, что неиспользованные перья тоже представляют опасность для животных и человека. Так, перья могут быть субстратом для размножения инфекции.