محققان دانشگاه متروپولیتن توکیو فرآیند شیمیایی جدیدی را توسعه داده‌اند که توسط آن پلی استرها، از جمله پلی‌ترفتالات اتیلن (PET) موجود در بطری‌های پلاستیکی را به مورفولین آمید که یک قطعه سازنده چندمنظوره و ارزشمند برای سنتز طیف وسیعی از ترکیبات گوناگون است، تبدیل می کند.
این واکنش پر بازده بدون ضایعات است، به مواد شیمیایی مضر نیاز ندارد و به راحتی مقیاس پذیر است. این تیم با موفقیت حلقه بسته چرخه بازیافت زباله های پلاستیکی را که اغلب پرهزینه است، می شکند و امکان افزایش چرخه برای ساخت محصولات با ارزش تر را فراهم می کند.
بازیافت سنتی در مقابل بازیافت بِه‌یافت
بازیافت نقشی مهمی در مبارزه با پسماندهای پلاستیکی دارد. اما به چه قیمتی؟ بازیافت پلی استرها، به‌عنوان مثال PET موجود در بطری‌های پلاستیکی، اغلب نیازمند انرژی برای دستیابی به واکنش‌های شیمیایی مورد نیاز یا شرایط قلیایی قوی است که با تولید پسماندهای شیمیایی همراه است و در آخر، ما ترکیبات واسطه‌ای را که برای ساختن همان محصولاتی که از آنها تولید شده اند، دریافت می کنیم. این نه تنها می تواند بیهوده باشد، بلکه می تواند از نظر اقتصادی نیز به‌صرفه نباشد. در اینجا «بازیافت بِه‌یافت» وارد می‌شود. دانشمندان در حال کار برای شکستن این حلقه بسته و ایجاد ترکیبات ارزشمندتر و مفیدتر از پسماندهای پلاستیکی هستند. یک روش "حلقه باز" مانند این، بخشی حیاتی از استراتژی‌های عملی برای کمک به ما در انتقال به جامعه‌ای سبزتر است.
پیشرفت در تبدیل شیمیایی
اکنون، تیمی به سرپرستی دکتر یوهی اوگیوارا و پروفسور کوتوهیرو نومورا از دانشگاه متروپولیتن توکیو روشی تقریباً بدون ضایعات برای تبدیل پلی استرها به یک قطعه سازنده چندمنظوره به نام مورفولین آمید ارائه کرده‌اند. 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 که نه تنها می توان آنها را به ترکیبات واسطه ای برای ساختن پلی استر (بازیافت) بیشتر تبدیل کرد، بلکه به راحتی می توان آنها را واکنش داد تا کتون ها، آلدئیدها و آمین ها و همه خانواده های حیاتی از مواد شیمیایی را که برای ساختن مجموعه وسیعی از مواد شیمیایی دیگر استفاده می شوند را ساخت.
فرآیند جدید نیاز به مواد شیمیایی گران‌قیمت یا شرایط سخت ندارد و تقریباً بدون ضایعات شیمیایی است. بازدهی آن بسیار بالا است و هر حلالی که واکنش نداده باشد به راحتی قابل جمع‌آوری است. همچنین مشخص شد که فقط به مقدار کمی کاتالیزور برای رسیدن به سرعت مناسب واکنش نیاز است و برای جداسازی محصول، فیلتراسیون ساده کافی است.
یک نکته کلیدی که تیم محقق بر آن تأکید می‌کند این است که واکنش اصلی با فشار عادی انجام می‌شود، به این معنی که نیازی به واکنشگرها یا وسایل ویژه‌ای نیست. این ویژگی باعث می‌شود فرآیند به راحتی مقیاس پذیر شود، حتی در آزمایشگاه. این تیم با استفاده از 50 گرم PET از یک بطری نوشابه و واکنش آن با مورفولین، بیش از 70 گرم مورفولین آمید (بازده 90٪) به دست آورد و این نشان می‌دهد که فرآیند با سرعت مقبولی قابل انجام است.
اثرات و پتانسیل های آینده
همانطور که مشکل پسماندهای پلاستیکی جهانی به شدت بیشتر می‌شود، نیاز به راهبردهای جدید برای پردازش و استفاده مجدد از پلاستیک‌ها در جامعه بیشتر احساس می‌شود. کار تیم محقق ممکن است به زودی به عنوان یک گزینه کاربردی، کم هزینه، بدون تولید ضایعات و با افزایش چرخه تبدیل زباله‌های پلی استر به مواد شیمیایی ویژه مورد استفاده قرار گیرد.
برای نوشتن دیدگاه وارد حساب کاربری خود شوید.