ابداع ماده جدید برپایه «چوب» برای جایگزین پلاستیک و جاذب دی اکسید کربن

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از IE، پژوهشگران دانشکده مهندسی FAMU-FSU، یک ماده برپایه زیست توده و قابل استفاده مجدد ساخته اند که می‌تواند دی اکسید کربن را جذب و آزاد کند.

این «پلیمر نوآورانه و مقرون به صرفه یونی» از یک «زیست توده فراوان و غیرغذایی» به نام لیگنین به دست آمده است و می‌تواند دی اکسید کربن را از منابع غلیظ یا هوا جذب می‌کند.

دانشمندان علوم مواد در تلاش برای یافتن راه حل‌هایی برای مقابله با تهدید جهانی پلاستیک، در صدد ارائه جایگزین‌هایی برای پلاستیک مبتنی بر نفت هستند. این ماده جدید که در چوب و گیاهان یافت می‌شود، می‌تواند «ابزار نویدبخشی برای کاهش انتشار کربن» باشد. 

«هویونگ چانگ» «Hoyong Chung» دانشیار دانشکده مهندسی FAMU-FSU و مجری این پژوهش گفت: «زیبایی این کار توانایی کنترل دقیق جذب و انتشار CO۲ بدون فشار بالا یا دمای شدید است.»

وی افزود: «آزمایش‌های ما نشان داد ساختار این ماده حتی پس از چندین بار استفاده ثابت می‌ماند و این ابزار امیدوار کننده‌ای برای کاهش انتشار کربن است.»

آیا این ماده زیستی می‌تواند جایگزین پلاستیک شود؟

پژوهشگران در این طرح، برای نخستین بار موفق شدند مونومر کربنات حلقوی را به طور مستقیم سنتز کنند. این مولکول ساخته شده از اتم‌های کربن و اکسیژن را می‌توان با سایر مولکول‌های ساخته شده از CO۲ و لیگنین، پیوند داد و پلیمری ساخت که جایگزینی برای پلاستیک مضر برای محیط زیست باشد که قابل بازیافت نیز هست.

یک گرم از این ماده ۴۷ میلی گرم یا ۵ درصد CO۲ را از یک منبع و همچنین ۲۶ میلی گرم از دی اکسید کربن موجود در هوا را جذب کرد. علاوه بر این، دی اکسید کربن را می‌توان به طور نامحدود جذب یا در تولید، کشاورزی و سایر صنایع مربوطه دوباره استفاده کرد.

آنها بیومواد را با «طیف سنجی تشدید مغناطیسی هسته ای» تجزیه و تحلیل کردند. این ابزار یک میدان مغناطیسی را به هسته اتمی اعمال می‌کند و اطلاعاتی در مورد ساختار و دینامیک مولکول‌ها ارائه می‌دهد. محققان با این ابزار به دنبال بررسی علت وجود حباب‌ها در این ماده جدید بودند. آنها با تنظیم گرما دریافتند که می‌توانند میزان آزاد شدن دی اکسید کربن را کاهش داده و کنترل کنند؛ و نکته بهتر آنکه دمای بسیار بالا برای تسهیل این فرآیند ضروری نیست.

چانگ گفت: «این مانند یک اسفنج برای CO۲ عمل می‌کند که آن را جذب و آزاد کرده و سپس خشک می‌شود تا بتواند بیشتر جذب کند. دیدن قابلیت‌های این ماده، شگفت انگیز است.»

علم برای نجات سیاره
 
آنها در تحقیقاتی که پیش از این منتشر کرده بودند، اظهار داشتند: «زندگی مدرن بر پلاستیک متکی است. بنابراین، این ماده زیستی جدید می‌تواند بر مشکل عظیم آلودگی و همچنین صنایع بسته بندی، پزشکی، هوافضا و خودرو تأثیر بگذارد.»

علم مواد یکی از قدیمی‌ترین اشکال مهندسی است که از عصر حجر، عصر برنز و عصر فولاد تا کنون کاربرد داشته است. این پیشرفتی در علم مواد است، زیرا امکان تحقق یک اقتصاد دایره‌ای واقعی را فراهم می‌کند. 

در سراسر این زیرمجموعه مهندسی، مشکل پلاستیک در اولویت بالایی قرار دارد. بیشتر پلاستیک‌های بازیافتی به لباس‌ها ختم می‌شوند که مشکل جهانی را حل نمی‌کند. هدف زیست تخریب پذیر بودن است. مهندسان FAMU در حال تبدیل آن به واقعیت هستند. آنها ممکن است نزدیک به یافتن یک جایگزین موفق باشند، زیرا به بهبود خود مواد ادامه می‌دهند.

نتایج این تحقیقات در نشریه Advanced Materials منتشر شده است.