اختصاصی بسپار/ آب، جایگزین کاتالیست های گرانقیمت؛ روشی تازه برای بازیافت شیمیایی پلاستیکها
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر پژوهشگران دانشگاه Zhejiang چین با همکاری Cardiff University، University of Tokyo و چند مرکز پژوهشی دیگر، روشی نوآورانه برای بازیافت شیمیایی پسماند پلاستیکی ارائه کردهاند که تنها با استفاده از آب، اکسیژن و گرما، بدون نیاز به یاریگرهای فلزی، پلاستیکهای متداول را به مواد شیمیایی ارزشمند تبدیل میکند. نتایج این پژوهش در نشریه Nature منتشر شده است.
در بسیاری از روشهای رایج بازیافت شیمیایی، برای شکستن زنجیرههای مقاوم بسپارها از یاریگرهای فلزی گرانقیمت استفاده میشود؛ موادی که علاوه بر هزینه زیاد، در برابر ناخالصیها و افزودنیهای موجود در پسماند پلاستیکی بهتدریج غیرفعال میشوند. پژوهشگران در این مطالعه تلاش کردند این مانع را حذف کنند و به فرایندی سادهتر و اقتصادیتر دست یابند.
در این فناوری، پلیاتیلن و سایر پلاستیکها ابتدا تا دمای ذوب گرم شده و سپس در حضور آب با سرعت زیاد هم زده میشوند. این فرایند باعث تشکیل قطرات بسیار ریز پلاستیک مذاب در آب میشود. در مرز میان این قطرات و آب، میدانهای الکتریکی بسیار قوی ایجاد میشود که به تشکیل خودبهخودی رادیکالهای هیدروکسیل منجر میشود. این گونههای بسیار واکنشپذیر، بدون نیاز به هیچ یاریگری، پیوندهای مقاوم کربن–کربن را شکسته و زنجیرههای بلند بسپاری را به مولکولهای کوچکتر تبدیل میکنند.
پژوهشگران برای اثبات نقش مستقیم آب، بخشی از آزمایشها را با آب سنگین انجام دادند. در این شرایط سرعت واکنش حدود هفت برابر کاهش یافت که نشان میدهد آب صرفا نقش محیط واکنش را ندارد، بلکه مستقیم در سازوکار شیمیایی مشارکت میکند. همچنین آزمایشهای ردیابی ایزوتوپی نشان داد اکسیژن موجود در محصولات نهایی نیز عمدتا از مولکولهای آب تامین میشود.
این فرایند در دمای حدود ۱۲۵ درجهی سلسیوس و تحت فشار اکسیژن انجام میشود؛ دمایی که بهمراتب پایینتر از روشهای متداول تجزیه گرمایی پلیاتیلن است و مصرف انرژی را بهطور قابلتوجهی میکاهد.
در آزمایشهای انجامشده، پژوهشگران توانستند پلیاتیلن را بهطور کامل به ذرات کوچکتر تبدیل کنند و مهمتر آنکه در پایان واکنش، هیچ ریزپلاستیکی باقی نمیماند و زنجیرههای بسپاری تقریبا بهطور کامل به ترکیبات محلول در آب تبدیل میشوند.
یکی دیگر از مزیتهای این روش، تحمل زیاد آن در برابر افزودنیها و ناخالصیهای موجود در پسماند واقعی است. آزمایشها نشان داد این فناوری علاوه بر پلیاتیلن، روی پلیپروپیلن، لاستیکهای فرسوده و انواع پسماند پلاستیکی تجاری نیز قابل اجراست و حتی با آب لولهکشی و آب دریا نیز کارکرد مناسبی دارد؛ موضوعی که میتواند استفاده از آن را در مناطق فاقد زیرساختهای پیشرفته بازیافت امکانپذیر کند.
پژوهشگران تاکنون این فناوری را تا مقیاس ۳۰۰ گرم در آزمایشگاه توسعه دادهاند و معتقدند حذف یاریگرهای فلزی، کاهش مصرف انرژی و امکان استفاده از جریانهای مختلف پسماند پلاستیکی، میتواند راه را برای صنعتیسازی این روش هموار کند. با این حال، تبدیل این فناوری به یک فرایند صنعتی در مقیاس بزرگ همچنان به تحقیقات و توسعه بیشتر نیاز دارد.
