ساخت و شکست پلاستیک‌ها با نور: شیمی‌دانان در مورد بازیافت پلاستیک تجدید نظر می‌کنند
چه می‌شد اگر بازیافت پلاستیک‌ها به سادگی زدن یک کلید بود؟ در دانشگاه فنی و مهندسی، استادیار فابیان آیزنریش با استفاده از نور LED برای ایجاد و تجزیه‌ی دسته‌ی جدیدی از پلاستیک‌های با کارایی بالا، این رؤیا را به واقعیت تبدیل می‌کند. این ماده‌ی نوآورانه، بازیافت چرخشی را امکان‌پذیر می‌کند، زیرا این فرآیند می‌تواند بارها و بارها و بدون هیچ گونه افت کیفیتی تکرار شود.
این تحقیق که در نسخه Rising Stars مجله Advanced Materials منتشر شده است، نشان‌دهنده یک پیشرفت در شیمی پایدار است و می‌تواند نحوه برخورد ما با زباله‌های پلاستیکی را در آینده تغییر دهد.
آیزنریش خود و دیگر دانشمندان گروه تحقیقاتی Polymer Performance Materials را اینگونه توصیف می‌کند: «در واقع، ما طراحان مولکولی هستیم». تمرکز آنها در آزمایشگاه‌هایشان در دانشکده مهندسی شیمی و شیمی بر همین موضوع است.
«خط تحقیقاتی ما بر «طراحی برای بازیافت» متمرکز است. ما پلیمرهای جدیدی ایجاد می‌کنیم تا استراتژی‌های بازیافت نوآورانه برای پلاستیک‌ها را امکان‌پذیر کنیم. در عین حال، ما از مواد آلی (زیست پایه) استفاده می‌کنیم، از مواد سمی اجتناب می‌کنیم و ضایعات را به حداقل می‌رسانیم تا کل فرآیند تا حد امکان پایدار بماند.»
کیفیت زنجیره‌های پلیمری رو به زوال است
این پلیمرها برای امکان‌پذیر کردن بازیافت شیمیایی حلقه بسته، که هدف نهایی گروه تحقیقاتی است، توسعه داده شده‌اند. “پلاستیک‌ها معمولاً از زنجیره‌های پلیمری شکل‌پذیر تشکیل شده‌اند. با توجه به روش فعلی بازیافت پلاستیک‌ها – به طور خلاصه: گرم کردن، ذوب کردن و تغییر شکل – کیفیت این زنجیره‌های پلیمری با گذشت زمان رو به زوال می‌رود. بنابراین نمی‌توانید این کار را به طور نامحدود ادامه دهید، به این معنی که در نهایت باید پلاستیک جدیدی ساخته شود.”
به گفته آیزنریش، بازیافت شیمیایی حلقه بسته جایگزین ایده‌آلی است. “با واکنش شیمیایی مناسب، یک زنجیره پلیمری می‌تواند به صورت انتخابی به بلوک‌های سازنده اصلی خود تجزیه شود. سپس می‌توان از این بلوک‌ها برای ساخت دقیقاً همان پلیمر، با خواص و کیفیت یکسان، دوباره استفاده کرد.” دستیابی به این هدف مستلزم پلیمرهایی است که برای انجام آن واکنش دقیق طراحی شده‌اند – از این رو تمرکز تحقیقات گروه مواد عملکردی پلیمری بر این موضوع است.
تقسیم انتخابی یک پلیمر با نور
در همین زمینه، آیزنریش تحقیقات خود را در مورد بازیافت فتوشیمیایی، که توسط نور LED تغذیه می‌شود، مشخص می‌کند. “ساخت پلیمرها به وسیله نور نسبتاً ساده است. اما شکستن و دوباره ساختن آنها به همان روش، که به آن بازیافت نیز می‌گویند، بسیار پیچیده‌تر است و بنابراین یک خط تحقیقاتی کاملاً جدید است. چالش در استفاده از نور برای تقسیم انتخابی پیوندهای شیمیایی پایدار در پلیمر نهفته است، به طوری که بلوک‌های سازنده اصلی قابل بازیابی باشند.”
اخیراً، آیزنریش و آهسن ساره یالین، دانشجوی سال سوم دکترا در گروه خود، اولین کسانی بودند که با موفقیت این ترفند را در آزمایشگاه خود انجام دادند.
تغییر نحوه برخورد با زباله‌های پلاستیکی
آیزنریش می‌گوید: «ما این را به عنوان یک پیشرفت در شیمی پایدار می‌بینیم که می‌تواند نحوه برخورد ما با زباله‌های پلاستیکی را در آینده تغییر دهد. در حال حاضر، پلیمر طراح ما هنوز یک ماده خاص است و بنابراین برای کاربردهای پلاستیکی روزمره مناسب نیست. در عوض، هدف آن کاربردهای تخصصی است، به عنوان مثال، به عنوان یک چسب قابل بازیافت که به شدت به شیشه و سایر پلاستیک‌ها می‌چسبد.»
در نهایت، توسعه بیشتر باید امکانات کاربردی را گسترش دهد. علاوه بر این، آیزنریش پتانسیل زیادی در فناوری بازیافت حلقه بسته با نور می‌بیند. «من همچنین روی چاپ سه‌بعدی پلیمرهای قابل بازیافت با استفاده از نور کار می‌کنم که یک فرآیند بسیار جالب است. شما با یک ماده مایع شروع می‌کنید که به محض تابش نور به آن، شکل جامد به خود می‌گیرد. می‌توانید از این فرآیند برای چاپ اشیاء سه‌بعدی پیچیده استفاده کنید.»
هدف او این است که روزی بازیافت فتوشیمیایی پلاستیک‌های سنتی را تنها با نور خورشید محقق کند. «در این صورت به هیچ منبع انرژی دیگری نیاز ندارید، چقدر جالب خواهد بود؟» بنابراین، پیشرفت شیمیایی آیزنریش نه تنها دریچه جدیدی به روی بازیافت پلاستیک، بلکه به روی کل حوزه کاری او می‌تاباند. «این فقط یک ماده جدید نیست. این یک راه جدید رو به جلو است.»
نویسنده خبر: مهدیه رنجبر
منبع:
بدون دیدگاه