Tworzywa sztuczne do zastosowań konstrukcyjnych wykazują się stosunkowo dużą wytrzymałością przy niskiej masie, lecz po zużyciu, jeśli nie są odpowiednio przetworzone – zalegają na wysypiskach i w oceanach, powodując przenikanie mikroplastików do środowiska naturalnego i organizmów żywych. Z kolei polimery biodegradowalne nie dorównują im po względem wytrzymałości i trwałości.
Na Północno-wschodnim Uniwersytecie Leśniczym w Chinach opracowano nowe, biodegradowalne tworzywo na bazie celulozy pozyskiwanej z bambusa. Szybko rosnący bambus jest doskonałym źródłem lignocelulozowej biomasy do zastosowań przemysłowych. Z jednego hektara upraw bambusowych można pozyskać ponad 78 ton celulozy, a więc ponad cztery razy więcej niż z drewna. Niestety, tak uzyskany surowiec, w przeciwieństwie do wytrzymałych włókien bambusowych jest raczej kruchy, słabo formowalny i nie wykazuje zbyt dużej wytrzymałości mechanicznej. Jest to spowodowane zhierarchizowaną strukturą wewnętrzną, utrzymywaną przez silne wiązania wodorowe, wytrzymujące typowe procesy przetwórcze.
Proponowana technologia zakłada użycie głęboko eutektycznego rozpuszczalnika na bazie chlorku cynku lub kwasu mrówkowego do demontażu sieci wiązań wodorowych w celu uzyskania jednorodnej celulozy molekularnej. Stymulowana etanolem reorganizacja łańcuchów celulozowych umożliwia łatwe zastosowanie tak otrzymanego surowca w procesach produkcyjnych przebiegających w temperaturze pokojowej. Uzyskane tworzywo wykazuje stabilność termiczną w temperaturze nawet powyżej 180 °C, ulega biodegradacji w glebie w przeciągu pięćdziesięciu dni, a poddane recyklingowi – zachowuje 90% wytrzymałości mechanicznej. Cechuje się wytrzymałością 110 MPa i modułem Younga 2,2 GPa przy rozciąganiu i odpowiednio, wytrzymałością 92 MPa i modułem 6,4 GPa przy zginaniu. Jest także łatwo formowalny, dlatego może zastąpić typowe tworzywa sztuczne w wielu zastosowaniach produkcyjnych.
Tang, H. et al.: High-strength, multi-mode processable bamboo molecular bioplastic enabled by solvent-shaping regulation. Nat Commun 16, 8729, 2025
