روش جدید بازیافت، زباله های پلاستیکی را به مواد شیمیایی با ارزش و انرژی پاک تبدیل می کند
الکتروکاتالیز بر پایه آهن، پلی استایرن را تجزیه می کند در حالی که هیدروژن دوستدار محیط زیست تولید می کند.
پلاستیک‌ها به بخشی جدایی ناپذیر از زندگی روزمره ما تبدیل شده‌اند، با این حال تجمع عظیم زباله‌های پلاستیکی در محل‌های دفن زباله و محیط‌های طبیعی چالش‌های جدی ایجاد می‌کند. اخیراً یک تیم تحقیقاتی آلمانی در مجله Angewandte Chemie روش جدیدی را برای بازیافت ضایعات پلی‌استایرن گزارش کرده است. فرآیند الکتروشیمیایی کارآمد آنها، که توسط کاتالیزورهای آهنی مقرون به صرفه تامین می‌شود، هیدروژن را به عنوان یک محصول جانبی تولید می‌کند و می‌تواند با استفاده از انرژی خورشیدی کار کند.
کمتر از 10 درصد پلاستیک تولید شده در جهان بازیافت می‌شود. زباله‌های پلاستیکی در محل‌های دفن زباله و آبراه‌ها انباشته می‌شوند و حیات وحش و محیط زیست را تهدید می‌کنند. پیش‌بینی می‌شود تا سال 2025، این توده پلاستیک به 40 میلیارد تن برسد. در سطح جهان، حدود 33 درصد از مواد ته‌نشین شده در محل‌های دفن زباله از پلی‌استایرن (PS) تشکیل شده‌است که به طور گسترده در بسته‌بندی و ساخت و ساز استفاده می‌شود. تنها حدود 1 درصد پلی‌استایرن بازیافت می‌شود.
ظرفیت تولید جهانی پلی‌استایرن در سال 2022 به 15.4 میلیون تن رسید و همچنان در حال افزایش است. بازیافت پلاستیک، به ویژه پلی‌استایرن، یکی از بزرگترین چالش‌های اجتماعی زمان ما است. روش‌های بازیافت کارآمد و مقرون‌به‌صرفه که زباله‌های پلاستیکی را به مولکول‌های کوچک ارزشمند تبدیل می‌کنند که می‌توانند در سنتزهای شیمیایی مورد استفاده قرار گیرند، گامی به سوی اقتصاد دایره‌ای کربن پایدار خواهد بود.
پیشرفتی در تخریب پلی استایرن
تیمی به رهبری لوتز آکرمن در موسسه تحقیقاتی فریدریش ولر برای شیمی پایدار در گوتینگن (آلمان) اکنون یک روش الکتروکاتالیستی برای تجزیه کارآمد پلی استایرن‌ها ایجاد کرده‌اند. این تخریب بخش نسبتا بالایی از محصولات بنزوئیل مونومر را تولید می‌کند که می‌توانند به عنوان مواد اولیه برای فرآیندهای شیمیایی و همچنین برخی زنجیره‌های پلیمری کوتاه استفاده شوند.
کلید این موفقیت یک کاتالیزور قدرتمند مبتنی بر آهن است، یک کمپلکس پورفیرین آهن که شبیه هموگلوبین است. مزیت آن نسبت به بسیاری دیگر از فلزات فعال کاتالیزوری این است که آهن غیرسمی، ارزان و آسان به دست می‌آید. در طی واکنش الکتروکاتالیستی، ترکیب آهن بین مراحل مختلف اکسیداسیون می‌چرخد. یک سری مراحل واکنش و محصولات میانی در نهایت منجر به شکافتن پیوندهای کربن-کربن در زنجیره اصلی پلیمری می‌شود. محصولات اصلی بنزوئیک اسید و بنزآلدئید هستند. بنزوئیک اسید یک ماده اولیه برای انواع سنتزهای شیمیایی در تولید عطرها و مواد نگهدارنده است. استحکام این الکتروکاتالیز جدید با تخریب کارآمد ضایعات پلاستیکی واقعی در مقیاس گرم نشان داده شد.
این فرآیند تخریب پلی‌استایرن می‌تواند به طور کامل با برق از صفحات خورشیدی موجود در بازار تامین شود. علاوه بر این، یک واکنش جانبی مفید در طول فرآیند تخریب رخ می‌دهد: تولید هیدروژن. به این ترتیب، فرآیند الکتروکاتالیستی جدید، که به راحتی می‌تواند به سطح صنعتی تبدیل شود، بازیافت پلاستیک کارآمد را با تولید هیدروژن سبز و غیرمتمرکز ترکیب می‌کند.
نویسنده خبر: مهدیه رنجبر
مرجع
بدون دیدگاه