پیشرفت در بازیافت پلاستیک موجب ابداع فرایند بدون ضایعات و مقیاس‌پذیر شد

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری علم و فناوری آنا، محققان دانشگاه متروپولیتن توکیو می‌گویند فرآیند شیمیایی آن‌ها پلی‌استرها، از جمله PET در بطری‌های پلاستیکی را به مورفولین آمید تبدیل می‌کند که یک بلوک ساختمانی همه‌کاره برای گروه وسیعی از ترکیبات شیمیایی است.

این واکنش پربازده، بدون ضایعات است، به مواد شیمیایی مضر نیاز ندارد و به راحتی مقیاس پذیر است. این گروه با موفقیت حلقه بسته بازیافت زباله‌های پلاستیکی را که اغلب پرهزینه است، می‌شکند و امکان ارتقای چرخه به محصولات با ارزش‌تر را فراهم می‌کند.

بازیافت نقش مهمی در مبارزه ما با زباله‌های پلاستیکی دارد؛ اما به چه قیمتی؟ بازیافت پلی استرها، به عنوان مثال، از جمله پلی اتیلن ترفتالات (PET) در بطری‌های پلاستیکی، اغلب به انرژی نیاز دارد تا واکنش‌های شیمیایی مورد نیاز را به اندازه کافی گرم کند، یا به شرایط قلیایی شدیدی نیاز است که باعث تولید ضایعات شیمیایی می‌شود.

در پایان، ترکیبات واسطه‌ای را تولید می‌شود که برای ساختن همان محصولاتی که از آن‌ها تولید شده اند استفاده می‌شود. این نه تنها می‌تواند بیهوده باشد، بلکه می‌تواند از نظر اقتصادی نیز غیر قابل دوام باشد.

اینجاست که بازیافت رو به «بالا» وارد می‌شود. دانشمندان برای شکستن این حلقه بسته و ایجاد ترکیباتی از زباله‌های پلاستیکی کار می‌کنند که برای جامعه ارزشمندتر و مفیدتر است. طرح «حلقه باز» مانند این، بخش حیاتی از استراتژی‌های عملی برای کمک به ما در انتقال به جامعه‌ای سبزتر است.

اکنون، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی «یوهی اوگیوارا» و پروفسور «کوتوهیرو نومورا» از دانشگاه متروپولیتن توکیو، روشی تقریباً بدون ضایعات برای تبدیل پلی استر‌ها به یک بلوک ساختمانی همه کاره را ارائه کرده اند که می‌تواند به طیف گسترده‌ای از ترکیبات شیمیایی با ارزش تبدیل شود.

آن‌ها از یک حلال ارزان قیمت به نام مورفولین و مقدار کمی کاتالیزور مبتنی بر تیتانیوم برای تبدیل پلی استر‌ها به آمید‌های مورفولین استفاده کردند.نه تنها می‌توان آن‌ها را به ترکیبات واسطه‌ای برای ساختن پلی استر بیشتر (بازیافت) تبدیل کرد، بلکه به راحتی می‌توان آن‌ها را واکنش داد تا کتون ها، آلدئید‌ها و آمین ها، همه خانواده‌های حیاتی از مواد شیمیایی که برای ساختن مجموعه وسیعی از مواد شیمیایی و ارزشمند دیگر استفاده می‌شوند، بسازند.

فرآیند جدید به معرف‌های گران قیمت یا شرایط سخت نیاز ندارد و عملاً عاری از ضایعات شیمیایی است. بازده بسیار بالا است و هر حلال واکنش نداده را می‌توان به راحتی جمع آوری کرد.دانش پژوهان همچنین دریافتند که تنها مقدار کمی کاتالیزور برای هدایت واکنش با سرعت معقول مورد نیاز است، در حالی که تنها چیزی که برای جداسازی محصول مورد نیاز بود، فیلتراسیون ساده بود.

نکته کلیدی که محققان بر آن تاکید می‌کنند این است که واکنش اصلی در فشار معمولی انجام می‌شود، به این معنی که هیچ ظرف یا دستگاه واکنش خاصی مورد نیاز نیست. این باعث می‌شود که واکنش به راحتی مقیاس پذیر باشد، حتی در آزمایشگاه. آن‌ها ۵۰ گرم ماده PET را از یک بطری نوشیدنی PET واقعی گرفته و با مورفولین واکنش دادند: بیش از ۷۰ گرم مورفولین آمید به دست آمد که بازدهی ۹۰ درصدی دارد.

پیامد‌ها و پتانسیل‌های آینده

همانطور که مشکل جهانی زباله‌های پلاستیکی حادتر و شدیدتر می‌شود، استراتژی‌های جسورانه جدیدی برای پردازش و توزیع مجدد پلاستیک‌ها در جامعه مورد نیاز است. به‌عنوان یک گزینه کم‌هزینه، بدون ضایعات و افزایش چرخه، کار این گروه ممکن است خیلی زود برای تبدیل زباله‌های پلی استر به مواد شیمیایی ویژه مورد استفاده قرار گیرد.