Poliuretany z pochodnych kukurydzy alternatywą dla materiałów petrochemicznych | Politechnika Gdańska

– Materiały poliuretanowe w sposób szczególny wyróżniają się wśród tworzyw sztucznych. Dzięki swoim właściwościom mechanicznym, w tym wytrzymałościowym, znajdują zastosowanie w różnych branżach przemysłu, od medycyny, przez motoryzację, po budownictwo, często w skrajnie różnych aplikacjach. Poliuretany są jednak dość drogimi materiałami, a wynika to głównie z cen półproduktów do ich otrzymywania oraz cen ropy naftowej, dlatego też – co nabiera nowego znaczenia w kontekście obecnej sytuacji na świecie – poszukiwane są alternatywne źródła pozyskiwania surowców do ich otrzymywania. Takie, które pozwolą obniżyć koszty produkcji i wyjść poza specjalistyczny zakres zastosowań materiałów poliuretanowych – mówi dr inż. Paulina Parcheta-Szwindowska, z Katedry Technologii Polimerów na Wydziale Chemicznym PG, która wraz z prof. Januszem Dattą, jest autorką wynalazku.

Półprodukt na bazie związku pochodzenia naturalnego

Jednym z dwóch głównych komponentów, z których otrzymuje się poliuretany i które wpływają na właściwości uzyskanego produktu są poliole. Naukowcy z PG opracowali liniowe bio-poliole poliestrowe oraz sposób ich otrzymywania z zastosowaniem związków pochodzenia naturalnego: bio-kwasów dikarboksylowych, bio-glikoli oraz ich mieszanin.  

Otrzymane tym sposobem bio-poliole mogą stanowić półprodukt do otrzymywania elastomerów poliuretanowych, a z nich następnie takich przedmiotów, jak etui na telefony, elastyczne paski do zegarków i elementy zabawek, uszczelki samochodowe, wypełnienia materaców, podeszwy obuwnicze, materiały powłokotwórcze, farby, lakiery czy kleje, a także mogą znaleźć zastosowanie w budownictwie do produkcji pianki PUR, np. o właściwościach tłumienia drgań akustycznych.

Bez zmiany linii technologicznych

– Nasze bio-poliole mogą być w otrzymywane na aktualnie wykorzystywanych liniach technologicznych w firmach, które obecnie produkują poliole poliestrowe, co umożliwia bezpośrednie wdrożenie patentu w przemyśle – podkreśla badaczka. – Różnicą pomiędzy poliolami petrochemicznymi stosowanymi do tej pory w firmach a naszymi jest to, że są pozyskiwane w procesach petrochemicznych, natomiast my wprowadzamy do syntezy monomery pochodzące z fermentacji kukurydzy w kontrolowanych warunkach. Wykorzystujemy je do syntezy polioli poliestrowych, które są w stanie charakteryzować się tymi samymi parametrami, co poliole petrochemiczne.

Alternatywa dla paliw kopalnych, mniejsza emisja CO2

Dr inż. Paulina Parcheta-Szwindowska podkreśla, że stosowanie monomerów wytwarzanych z biomasy ma duże znaczenie dla produkcji współczesnych materiałów polimerowych, w tym tworzyw biodegradowalnych, nie tylko ze względu na to, że stanowi alternatywę dla związków chemicznych pochodzących z surowców kopalnych, ale także dlatego, że jest sposobem na redukcję emisji dwutlenku węgla. Jednym z przykładów takich rozwiązań jest właśnie obróbka kukurydzy w procesie biorafinacji, gdzie skrobia odseparowana ze zmielonej na mokro rośliny poddawana jest procesom konwersji do substancji chemicznych.

W ramach realizowanego obecnie projektu Titatnium dr inż. Parcheta-Szwindowska rozwija możliwość rozszerzenia ochrony patentowej wynalazku na Europę.

– Liczymy, że nasze bio-poliole znajdą odbiorców w krajach Europy produkujących poliole poliestrowe. Nasza innowacja pomoże zmniejszyć ślad węglowy i jest sposobem na uniezależnienie się od zasobów ropy naftowej w tym obszarze – mówi badaczka.

Wynalazek doceniony na międzynarodowych targach

Badaczka realizuje także projekt badawczy finansowany w ramach konkursu Inkubator Innowacyjności 4.0 pt. „Termoplastyczne elastomery poliuretanowe otrzymane z zastosowaniem bio-polioli poliestrowych”, którego celem jest wspieranie naukowców w komercjalizacji wyników badań oraz poszukiwaniu partnerów biznesowych. Pojawiają się już pierwsze firmy potencjalnie zainteresowane wdrożeniem wynalazku.

Dzięki finansowaniu z Inkubatora zespół PG wziął udział w Międzynarodowych Targach Wynalazków i Innowacji INTARG 2022, podczas których dr inż. Paulina Parcheta-Szwindowska oraz prof. Janusz Datta otrzymali trzy medale: złoty za „Sposób otrzymywania lanych poliuretanów o obniżonej palności”, srebrny za „Liniowe bio-poliole poliestrowe oraz sposób ich otrzymywania oraz brązowy za „sposób otrzymywania liniowych bio-polioli poliestrowych”, a także nagrodę specjalną AWARD of World Invention Intellectual Property Association (WIIPA) za „Sposób otrzymywania nowych poliuretanów o obniżonej palności” (wraz z Izabelą Zagożdżon i Joanną Niesiobędzką).

Dodajmy, że dzięki grantom z programu Radium uzdolnieni studenci pod kierunkiem dr inż. Pauliny Parchety-Szwindowskiej zajmują się syntezą i charakterystyką transparentnych elastomerów poliuretanowych.

Badaczka będzie też kontynuować i rozwijać badania nad poliolami poliestrowymi w ramach stażu naukowego finansowanego z programu Europium.

TITANIUM

Projekt pn. „Liniowe bio-poliole poliestrowe oraz sposób ich otrzymywania"
Przyznane środki: 18 000 zł

RADIUM

Projekt pn. „Badanie wpływu zastosowania barwników radiochromowych na wybrane właściwości elastomerów poliuretanowych"
Przyznane środki: 23 100 zł
Projekt realizowany w ramach Centrum: Centrum Materiałów Przyszłości
 

Projekt pn. „Transparentne elastomery poliuretanowe - synteza i charakterystyka"
Przyznane środki: 23 650 zł
Projekt realizowany w ramach Centrum: Centrum Materiałów Przyszłości

EUROPIUM

Projekt pn. „pobyt we Freie Universitaet Berlin "
Przyznane środki: 37 100 zł
Projekt realizowany w ramach Centrum: Centrum Materiałów Przyszłości

Zobacz inne artykuły o realizacji projektów IDUB