Synteettisten muovien korvaaminen supramolekulaarisilla polymeereillä

Abstract

Synteettisten muovien laaja kulutus yhdistettynä niiden puutteelliseen kierrätykseen ja heikkoon biohajoavuuteen on yksi aikamme suurimmista globaaleista haasteista. Muovijäte ja siitä vapautuvat mikro- ja nanomuovihiukkaset aiheuttavat maapallon ekosysteemeille ja eliöstölle erilaisia ympäristö- ja terveysriskejä.

Kandidaatintyössä selvitettiin supramolekulaaristen materiaalien tarjoamia mahdollisuuksia muoviongelman lieventämisessä. Nykyiset muovit koostuvat pitkistä polymeeriketjuista, mikä eroaa merkittävästi supramolekulaarisen muovin rakenteesta. Supramolekyylit koostuvat molekyyliyhdistelmistä, joissa useampi molekyyli on yhdistynyt toisiinsa heikkojen, ei-kovalenttisten vuorovaikutusten avulla. Supramolekyylikemia mahdollistaa materiaalille mekaanisen lujuuden säilyttäen sen tehokkaan biohajoamisen.

Työssä tarkasteltiin supramolekyylimuovien ominaisuuksia ja rajoitteita sekä verrattiin niitä perinteisiin muoveihin. Työssä havaittiin supramolekulaaristen muovien olevan potentiaalinen vaihtoehto korvaamaan synteettisiä muoveja ainakin tietyissä sovelluskohteissa. Supramolekulaariset muovit kuitenkin vaativat vielä jatkotutkimusta ja materiaaliominaisuuksien kehittämistä, jotta niitä voitaisiin hyödyntää nykymuovien tilalla.

The massive consumption, poor biodegradability and low recycling rates of synthetic plastic materials constitute one of humanity’s most significant challenges. Plastic waste, alongside micro- and nanoplastic particles shed from it, exposes Earth’s ecosystems and species to widespread health and environmetal risks in long term.

This bachelor’s thesis investigated the potential of supramolecular materials to mitigate the plastic crisis. Synthetic plastics consists of long polymer chains, which differs significantly from the structure of supramolecular plastics. Supramolecules are formed from molecular assemblies in which multiple molecules are bound together via weak, non-covalent interactions. Supramolecular chemistry allows materials to retain mechanical strength while maintaining efficient biodegradation.

The thesis examined the properties and limitations of supramolecular plastics and compared them with conventional plastics. The study indicated that supramolecular plastics represent a potential alternative to synthetic plastics, at least in specific applications. However, supramolecular plastics require further research and optimization of their material properties before they can be effectively utilized as replacements for current plastics.