Readily biodegradable vinyl polymers from biobased resources
- Reference number
- ID24-0044
- Project leader
- Malmström Jonsson, Eva
- Start and end dates
- 250101-281231
- Amount granted
- 3 250 000 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
Main objectives 1. Graduate 1 PhD candidate with a unique profile and who has experience from challenges related to the transition from fossil-based materials to biobased counterparts. 2. Inspired by polyvinyl alcohol; build further knowledge on how various substituents on the backbone of vinyl polymers influence the biodegradation in an effort to limit the accumulation of plastics in the environment. 3. Develop biobased vinyl monomers that can be polymerized by (free) radical methods to result in polymers with labile linkers in the back bone. Condensed work plan - Further development of cyclic ketene acetals and their polymerization by radical ring-opening polymerization. - Make vinyl polymers having a readily biodegradable backbone. - Explore polymerization of suitable monomers utilizing industrially relevant conditions. - Characterize biodegradability and other polymer properties. - Develop suitable biobased vinyl monomers that can result in biodegradable polymers. Expected results - Detailed understanding on cyclic ketene acetal-monomers (and similar); their stability in aqueous systems and towards reaction conditions. - In-depth knowledge on how various side-groups on the polymer backbone of vinyl polymers affect biodegradability and how labile linkers can be introduced in the main-chain of the polymer. - New vinyl monomers suitable for suspension polymerization that results in readily biodegradable polymers. - PhD thesis and graduated PhD.
Popular science description
Det spelar ingen roll om vi tänker på vår dator, mobiltelefon, medicintekniska produkter, färger, fordon, textilplagg eller förpackningar – nästan allt i vår vardag innehåller plast och det är också en förutsättning för olika produkters funktion och prestanda. Tyvärr är en stor andel av de cirka 400 miljoner ton plast som produceras årligen icke-hållbara material eftersom de härrör från fossilbaserade resurser (endast ~2 % från biobaserade källor). Till allra största del är plasten också kemiskt stabil, vilket betyder att den inte bryts ned om den hamnar i naturen utan i stället anrikas och leda till negativ påverkan på växt- och djurliv. Det föreslagna projektet är ett industridoktorandprojekt som ska utföras som ett samarbete med forskare på KTH och på Nouryon. Projektet är särskilt inriktat på expanderbara mikrosfärer (EM), baserade på s k vinylpolymerer, som används i många vardagsprodukter och som idag uteslutande produceras från fossil-baserade källor. Framställningen av EM är relativt komplex och man vill gärna hålla fast vid den process som används idag men utgå från andra startmaterial. Tillsammans ska vi undersöka om vi kan utveckla själva polymerisationen så att den vinylpolymer som bildas kommer att innehålla nedbrytningsbara segment. För att lyckas med detta behöver detaljstudera nya typer av startmaterial (monomerer) så att de efter polymerisation ger tänkta kemiska egenskaper som möjliggör nedbrytning. Vidare har vi inspirerats av faktumet att polyvinylalhol är bionedbrytbart trots att det är en vinylpolymer och vi vill därför utveckla förståelsen för varför det är så med en förhoppning att vi då kan skräddarsy liknande polymerer som möjliggör framställning av bionedbrytbara EM. Slutligen vill vi också undersöka om det finns nya kemiska beståndsdelar från biomassa som kan utvecklas till monomerer som kan polymeriseras till nedbrytbara polymerer. Vi tror att den doktorand som får möjlighet att utföra detta projekt kommer att få en gedigen forskarutbildning med fokus på materialframställning, karakterisering av materialegenskaper och inte minst ges möjlighet att fördjupa sig i struktur-egenskapssamband i relation till bionedbrytbarhet. Med färdigheter och kompetenser från projektet kommer hen att under lång tid framöver kunna vara med och accelerera arbetet för att nå ökad hållbarhet i många avseenden.