تولید یک پلاستیک جدید منحصر به فرد با ویژگیهای لازم برای بازیافت
جهان در حال غرق شدن در زبالههای پلاستیکی است.
به گزارش «انرژی امروز» از ساینس آلرت، بدن ما پر از میکروپلاستیک است و هیچ محیطی امن نیست. پلاستیکها در بالای دورافتادهترین کوهها، عمیقترین نقاط دریا پراکنده شدهاند و توده زباله بزرگ اقیانوس آرام آنقدر برجسته است که به یک اسم خاص و اکوسیستم مخصوص به خود تبدیل شده است.
پلیاتیلن، پرتولیدترین پلاستیک جهان، کیسهها، بستهبندی مواد غذایی و ظروف کالاهای خانگی را برای ما فراهم میکند. همچنین به دلیل طراحی محکم و بادوام، به طور ویژه آلاینده است.
با این حال، آینده نویدبخش است، زیرا مهندسان شیمی در دانشگاه سوری در بریتانیا یک پلاستیک جدید منحصر به فرد با ویژگیهای لازم برای پشتیبانی از اقتصاد مواد چرخهایتر ایجاد کردهاند.
همانطور که آنها در مجله Macromolecules گزارش میدهند، این پلیمر اثبات مفهوم به راحتی هنگام گرم شدن به گاز تجزیه میشود. و سپس، مانند ققنوس افسانهای، از “خاکستر” برمیخیزد تا خود را دوباره جمع کند.
پیتر روث، مهندس شیمی دانشگاه سوری، توضیح میدهد: «بیشتر پلاستیکها طوری طراحی شدهاند که پایدار باشند، و این دقیقاً همان چیزی است که حذف یا بازیافت آنها را دشوار میکند.»
«ما نشان دادهایم که میتوان مادهای با رفتار بسیار متفاوت ایجاد کرد – مادهای که میتواند در دماهای نسبتاً پایین به بخار تبدیل شود و سپس به طور طبیعی خود را به همان پلیمر تبدیل کند.»
این پلیمر جدید پلی (۱،۲-دیتیولان) نام دارد، به این معنی که زنجیرهای است که از پیوندهای جداگانه یا مونومرهای ۱،۲-دیتیولان، یک مولکول حلقهمانند ساخته شده از کربن، هیدروژن و دو اتم گوگرد متصل، ساخته شده است.
ماهیت برگشتپذیر این پیوند گوگردی، پلیمر را به راحتی و به طور مکرر تجزیهپذیر میکند.
روث میافزاید: «این جایگزینی برای پلاستیکهای معمولی نیست و مطمئناً راهحلی برای مشکل جهانی زبالههای پلاستیکی نیست. اما مفهوم جدیدی را معرفی میکند که میتواند الهامبخش نسل کاملاً جدیدی از مواد چرخشی باشد.»
به این ترتیب، به مسائل متعددی میپردازد که بازیافت مؤثر پلاستیکها را پیچیده میکند.
اول اینکه، راحتتر دچار دپلیمریزاسیون میشود – تجزیه یک پلیمر پیچیده به مونومرهای سادهتر و تشکیلدهندهاش، مانند جدا کردن یک مجموعه لگو به قطعاتش. خداحافظ کشتی دزدان دریایی، سلام قلعه قرون وسطایی!
اما مجموعههای لگو خودشان را بازسازی نمیکنند (به هر حال، هنوز نه). بعلاوه، پلاستیکهای معمولی ممکن است قبل از شروع تجزیه نیاز به گرم شدن تا حدود ۲۰۰ درجه سانتیگراد (نزدیک به ۴۰۰ درجه فارنهایت) داشته باشند.
و هر چه که ظاهر شود ممکن است نیاز به پردازش اضافی داشته باشد که به طور بالقوه محصولات جانبی آلاینده و خطرناک تولید میکند.
به طور منحصر به فرد، پلیمر جدید محققان تنها در حدود ۹۰ درجه سانتیگراد تجزیه میشود و از حالت جامد به گاز تصعید میشود در حالی که از فاز مایع عبور میکند و “اولین نمونه از پلیمری است که این رفتار را نشان میدهد”، محققان میگویند.
برای نشان دادن کاربردهای عملی آن، آنها یک کاغذ فیلتر لوله شده را در آن فرو بردند و نشان دادند که بخار پلیمر با یک پوشش ضد آب، کاغذ را “در آغوش میگیرد”.
پس از آن، آنها پوشش را به سادگی با گرم کردن آن جدا کردند. و اگرچه رنگش تغییر کرد، اما کاغذ ویژگیهای اولیه جذب آب خود را دوباره به دست آورد.
در همین حال، پلاستیک میتواند به راحتی خود را با خنک شدن دوباره به حالت جامد بازسازی کند و آماده استفاده مجدد باشد.
محققان پیشنهاد میکنند که این آزمایش در نهایت میتواند در محیطهای صنعتی با پتانسیلهای بیحد و حصر تکرار شود.
پوششهای پلیمری همه جا حاضر هستند. آنها عایقبندی، روانکاری و مقاومت در برابر خوردگی، رطوبت و سایش را بهبود میبخشند.
آنها از عملکرد داخلی ماشینهای تولیدی که مواد غذایی را تولید میکنند محافظت میکنند و لوازم خانگی ما را در حالت کار نگه میدارند.
پوششها همچنین با جلوگیری از کپکهای بدبو و زرد یا دفع آب باران، از خود خانههای ما محافظت میکنند، بنابراین مجبور نیستیم قطرات چکهکننده را در قابلمهها و ماهیتابهها – که آنها نیز دارای پوشش محافظ هستند – بگیریم.
در نهایت، محققان پتانسیل استفاده از تصعید پلیمر را برای بهبود راندمان بازیافت پلاستیک، با “آلوده کردن” پلیمر خود با رنگ قرمز نیل، برجسته کردند.
معمولاً حذف چنین افزودنیهایی از زبالههای پلاستیکی نیاز به پردازش شیمیایی اضافی، پرهزینه و منابعبر دارد. اما در اینجا اینطور نیست، زیرا محققان رنگ را در یک مرحله و با گرم کردن پلیمر خود حذف کردند.
در مجموع، بعید است که ما مجسمههای پوکمون ساخته شده از پلی (1،2-دی تیولان) را بخریم، یا سفارشات بیرونبر خود را در جعبههایی که خودشان را بدون چربی دوباره سرهم میکنند، دریافت کنیم.
اما، چه کسی میداند، حتی کاربردهای زیستپزشکی ممکن است از پلیمرهای زیستتخریبپذیر مشابه، از جمله چسبهای جراحی، هیدروژلهایی که لنزهای تماسی قابل تنفس تولید میکنند و نانوذراتی که داروها را در محل بیماری تحویل میدهند، حاصل شود، محققان تصور میکنند.
مرتبط: زبالههای پلاستیکی مستقیماً به سوخت هیدروژن تبدیل شدهاند – نیازی به دستهبندی نیست
توسف کاظمی، مهندس شیمی در دانشگاه سوری و نویسنده اصلی این مطالعه، میگوید: “بخش هیجانانگیز این است که ما اصلی را نشان دادهایم که قبلاً در دسترس نبود.”
اگر بتوانیم یاد بگیریم که چگونه این شیمی را تنظیم کنیم، در نهایت میتواند منجر به مواد جدیدی شود که کاربرد، حذف و بازیافت آنها آسانتر از بسیاری از پلاستیکهای امروزی است.”
این تحقیق در Macromolecules منتشر شده است.
