شفقناافغانستان – در اقدامی که میتواند راهحلی برای مشکل پلاستیک در جهان باشد، محققان روش سادهای را برای استفاده از رطوبت هوا جهت تجزیه زبالههای پلاستیکی توسعه دادهاند.
به گزارش سرویس ترجمه شفقنا، این فرآیند با یک کاتالیزور ارزانقیمت آغاز میشود که پیوندهای پلیاتیلن ترفتالات (PET) را تجزیه میکند. PET پرکاربردترین پلاستیک در خانواده پلیاسترهاست. پس از تجزیه، ماده به سادگی در معرض هوای محیط قرار میگیرد تا PET به مونومرها تبدیل شود — که واحدهای اساسی تشکیلدهنده پلاستیکها هستند.
محققان معتقدند که این مونومرها سپس میتوانند بازیافت یا به مواد ارزشمندتر تبدیل شوند.
این روش جدید که ایمنتر، ارزانتر و پایدارتر از روشهای فعلی بازیافت پلاستیک است، مسیر امیدوارکنندهای به سوی ایجاد یک اقتصاد دَورانی برای پلاستیکها ارائه میدهد.
یوسی کرتیش، یکی از نویسندگان این مطالعه، در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: آنچه در مورد تحقیقات ما بسیار هیجانانگیز است، این است که ما از رطوبت هوا برای تجزیه پلاستیکها استفاده کردیم و به فرآیندی بسیار تمیز و انتخابی دست یافتیم.
راهحل پایدار
محققان از یک کاتالیزور مولیبدن و کربن فعال استفاده کردند — که هر دو ارزانقیمت، فراوان و غیرسمی هستند.
برای شروع فرآیند، آنها PET را با کاتالیزور و کربن فعال ترکیب کرده و سپس مخلوط را گرم کردند. پلاستیکهای پلیاستر از مولکولهای بزرگی تشکیل شدهاند که واحدهای تکراری آنها توسط پیوندهای شیمیایی به هم متصل شدهاند. در مدت زمان کوتاهی، این پیوندها شکسته شدند.
سپس، محققان ماده تجزیهشده را در معرض هوا قرار دادند. با وجود تنها مقدار کمی رطوبت، این ماده به اسید ترفتالیک (TPA) تبدیل شد— که پیشماده بسیار ارزشمندی برای پلیاسترها است. تنها محصول جانبی این فرآیند استالدهید بود، یک ماده شیمیایی صنعتی با ارزش تجاری که به راحتی قابل جداسازی است.
نوین مالیک، نویسنده اول این مطالعه، گفت: به طور متوسط، حتی در شرایط نسبتاً خشک، جو زمین حدود ۱۰,۰۰۰ تا ۱۵,۰۰۰ کیلومتر مکعب آب را در خود نگه میدارد.
«استفاده از رطوبت هوا به ما امکان میدهد تا حلالهای حجیم را حذف کنیم، مصرف انرژی را کاهش دهیم و از استفاده از مواد شیمیایی خشن اجتناب کنیم، که این فرآیند را تمیزتر و سازگارتر با محیط زیست میسازد.»
کرتیش اظهار داشت که این سیستم به خوبی کار کرد، اما با افزودن آب اضافی، عملکرد آن مختل شد. حفظ تعادل مناسب بسیار مهم بود، و در نهایت، رطوبت طبیعی موجود در هوا مقدار مناسبی را فراهم کرد.
مشکل پلاستیک
پلاستیکهای PET که به طور گسترده در بستهبندی مواد غذایی و بطریهای نوشیدنی استفاده میشوند، ۱۲٪ از مصرف جهانی پلاستیک را تشکیل میدهند. این ماده به دلیل مقاومت در برابر تجزیه طبیعی، سهم عمدهای در آلودگی پلاستیک دارد. پس از استفاده، یا در محلهای دفن زباله پایان مییابد یا به میکروپلاستیکها یا نانوپلاستیکهای کوچک تجزیه میشود و آبهای آلوده و مسیرهای آبی را آلوده میکند.
بازیافت پلاستیک همچنان یک تمرکز کلیدی در تحقیقات است، اما روشهای موجود اغلب به شرایط شدید— مانند دمای بالا، مصرف انرژی زیاد و حلالهای خشن— متکی هستند که محصولات جانبی سمی تولید میکنند.
علاوه بر این، کاتالیزورهایی مانند پلاتین و پالادیوم گرانقیمت هستند و به مشکل زباله دامن میزنند. پس از اتمام واکنش، محققان باید مواد بازیافتی را از حلالها جدا کنند— فرآیندی که هم زمانبر و هم پرانرژی است.
کرتیش گفت: به جای استفاده از حلالها، ما از بخار آب موجود در هوا استفاده کردیم. این روشی بسیار ظریفتر برای حل مشکلات بازیافت پلاستیک است.
سریع و کارآمد
این فرآیند هم سریع و هم کارآمد است و ۹۴٪ از TPA ممکن را در مدت تنها چهار ساعت بازیابی میکند.
کاتالیزور نه تنها بادوام است، بلکه قابل بازیافت نیز هست و پس از استفادههای مکرر همچنان موثر باقی میماند. علاوه بر این، این روش به گونهای طراحی شده است که با پلاستیکهای مخلوط کار کند و به طور انتخابی پلیاسترها را برای بازیافت هدف قرار میدهد. این انتخابپذیری نیاز به پیشتفکیک را از بین میبرد و مزیت اقتصادی قابل توجهی برای صنعت بازیافت فراهم میکند.
هنگامی که این فرآیند بر روی مواد واقعی مانند بطریهای پلاستیکی، لباسها و زبالههای پلاستیکی مخلوط آزمایش شد، همچنان بسیار موثر بود و حتی پلاستیکهای رنگی را به TPA خالص و بیرنگ تجزیه کرد.
در ادامه، محققان قصد دارند این فرآیند را برای کاربردهای صنعتی گسترش دهند تا اطمینان حاصل کنند که میتواند حجم زیادی از زبالههای پلاستیکی را به طور موثر مدیریت کند.
این مطالعه اخیراً در مجله Green Chemistry، که توسط انجمن شیمی سلطنتی منتشر میشود، به چاپ رسیده است.
