خبر های ویژه
3 آبان 1402
نسل جدیدی از مواد پلیمری قابل بازیافت می تواند روزی به کاهش زباله های پلاستیکی یکبار مصرف کمک کند
برگردان به فارسی دکتر واقف وحیدی آذر
اقلام روزمره از جمله کیسه و پارچ های شیر، کیسه های مواد غذایی، ظروف بیرون بری و حتی طناب ها از دسته ای از پلیمرها به نام پلی اولفین ها ساخته می شوند. پلی الفین ها تقریباً نیمی از پلاستیک های تولید شده و دفع شده در سال را تشکیل می دهند. این پلیمرها در پلاستیک‌هایی که معمولاً با برچسب HDPE، LLDPE یا PP یا به ترتیب با کدهای بازیافت #2، #4 و #5 برچسب‌گذاری می‌شوند، استفاده می‌شوند. این پلاستیک ها فوق العاده بادوام هستند زیرا پیوندهای شیمیایی که آنها را تشکیل می دهند بسیار پایدار هستند. اما در دنیایی که برای مصرف یکبار مصرف تنظیم شده است، این دیگر یک ویژگی طراحی نیست، بلکه یک نقص طراحی است.
تبریز امروز:
کاترین هری
دانشجوی دکترای شیمی، دانشگاه ایالتی کلرادو
اما رتنر
کاندیدای دکترای علوم و مهندسی مواد، دانشگاه ایالتی کلرادو
بند افشای تعارض منافع
کاترین هری از RePLACE (طراحی مجدد پلیمرها برای اهرم اقتصاد دایره ای) بودجه دریافت می کند که توسط دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده تامین می شود.
اما رتنر از RePLACE (طراحی مجدد پلیمرها برای اهرم اقتصاد دایره ای) بودجه دریافت می کند که توسط دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده تامین می شود.
سالانه صدها میلیون تن پلاستیک یکبار مصرف به محل های دفن زباله می رود و حتی درصد کمی از پلاستیک که بازیافت می شود نمی تواند برای همیشه دوام بیاورد. اما گروه ما از دانشمندان مواد، روش جدیدی را برای ایجاد و ساختارشکنی پلیمرهایی ابداع کرده‌اند که می‌تواند منجر به بازیافت آسان‌تر پلاستیک‌ها شود - روش‌هایی که نیازی به مرتب کردن دقیق تمام بازیافت‌های خود در روز زباله ندارند.
در قرن معاصر ، مردم به تاثیرات عظیم – مفید و همچنین مضر – پلاستیک ها بر زندگی انسان ها و محیط زیست پی برده اند. به‌عنوان گروهی از دانشمندان پلیمر که به اختراع راه‌حل‌های پایدار برای مشکلات دنیای واقعی اختصاص یافته‌اند، تصمیم گرفتیم با بازنگری در نحوه طراحی پلیمرها و ساخت پلاستیک‌هایی با قابلیت بازیافت درست به این موضوع بپردازیم.
به هر حال چرا از پلاستیک استفاده کنیم؟
اقلام روزمره از جمله کیسه و پارچ های شیر، کیسه های مواد غذایی، ظروف بیرون بری و حتی طناب ها از دسته ای از پلیمرها به نام پلی اولفین ها ساخته می شوند. پلی الفین ها تقریباً نیمی از پلاستیک های تولید شده و دفع شده در سال را تشکیل می دهند.
این پلیمرها در پلاستیک‌هایی که معمولاً با برچسب HDPE، LLDPE یا پلی پروپیلن یا به ترتیب با کدهای بازیافت #2، #4 و #5 برچسب‌گذاری می‌شوند، استفاده می‌شوند. این پلاستیک ها فوق العاده بادوام هستند زیرا پیوندهای شیمیایی که آنها را تشکیل می دهند بسیار پایدار هستند. اما در دنیایی که برای مصرف یکبار مصرف تنظیم شده است، این دیگر یک ویژگی طراحی نیست، بلکه یک نقص طراحی است.
تصور کنید نیمی از پلاستیک‌های مورد استفاده امروزه با دو برابر فرآیندهای فعلی قابل بازیافت باشند. در حالی که این نرخ بازیافت را به 100٪ نمی رساند، - در حال حاضر نرخ بازیافت حدود 9٪ است ، این تغییر رقم - به دو رقمی باعث ایجاد ضربه بزرگی در پلاستیک تولید شده، پلاستیک های انباشته شده در محیط زیست و ظرفیت آنها برای بازیافت و استفاده مجدد می شود.
حتی پلاستیک‌هایی که به یک مرکز بازیافت می‌رسند را نمی‌توان دقیقاً به همان روشی که قبلاً استفاده می‌شد دوباره استفاده کرد - فرآیند بازیافت باعث تخریب مواد می‌شود، بنابراین پلاستیک کاربرد و ارزش خود را از دست می‌دهد. با ساخت یک لیوان پلاستیکی که هر بار که بازیافت می‌شود، درجه‌بندی آن کاهش می‌یابد، تولیدکنندگان می‌توانند به طور بالقوه یک بار پلاستیک بسازند، آنها را جمع‌آوری کنند و به جای آن مرتباً دوباره از آنها استفاده کنند.
بازیافت متعارف مستلزم دسته بندی دقیق همه مواد جمع آوری شده است، که با پلاستیک های مختلف می تواند کاری بسیار دشوار باشد. در اینجا در ایالات متحده، جمع‌آوری عمدتاً از طریق بازیافت تک جریانی انجام می‌شود – همه چیز از قوطی‌های فلزی، بطری‌های شیشه‌ای، جعبه‌های مقوایی و لیوان‌های پلاستیکی در یک سطل ختم می‌شود. جداسازی کاغذ از فلز به فناوری پیچیده ای نیاز ندارد، اما جدا کردن ظرف پلی پروپیلن از پارچ شیر پلی اتیلن بدون داشتن اشتباه گاه به گاه دشوار است.
کارگران بازیافت مواد را مرتب می کنند.
هنگامی که دو پلاستیک مختلف در طول بازیافت با هم مخلوط می شوند، خواص مفید آنها به شدت کاهش می یابد - تا جایی که آنها را بی فایده می کند.
اما بگویید که می توانید یکی از این پلاستیک ها را با روش دیگری بازیافت کنید، بنابراین جریان بازیافت را آلوده نمی کند. وقتی نمونه‌های پلی پروپیلن را با پلیمری که ساخته‌ایم مخلوط می‌کردیم، همچنان می‌توانستیم پلی‌مریزه‌سازی کنیم - یا مواد را تجزیه کنیم - و بلوک‌های ساختمانی خود را بدون تأثیر شیمیایی بر پلی‌پروپیلن بازسازی کنیم. این نشان می‌دهد که یک جریان زباله آلوده هنوز می‌تواند ارزش خود را بازیابی کند و مواد موجود در آن می‌توانند به صورت مکانیکی یا شیمیایی بازیافت شوند.
پلاستیک هایی که ما نیاز داریم - اما قابل بازیافت بیشتر
در مطالعه‌ای که در اکتبر 2023 منتشر شد، تیم ما مجموعه‌ای از پلیمرها را با تنها دو بلوک ساختمانی ساده - یکی پلیمر نرم و دیگری پلیمر سخت - ساخت که از پلی‌الفین‌ها تقلید می‌کردند اما می‌توانستند از نظر شیمیایی نیز بازیافت شوند.
اتصال دو پلیمر مختلف به یکدیگر چندین بار تا زمانی که یک مولکول منفرد و طولانی را تشکیل دهند، چیزی را ایجاد می کند که پلیمر چند بلوکی نامیده می شود. فقط با تنظیم مقدار هر پلیمر
pe وارد پلیمر چند بلوکی می شود، تیم ما طیف گسترده ای از مواد با خواصی را ایجاد کرد که در انواع پلی اولفین ها وجود داشت. اما گفتن این پلیمرهای چند بلوکی ساده تر از انجام آن است.
برای پیوند این پلیمرهای سخت و نرم، تکنیکی را اقتباس کردیم که قبلاً فقط روی مولکول‌های بسیار کوچک استفاده می‌شد. این روش نسبت به روش‌های سنتی ساخت پلیمرها به روش گام به گام، که در دهه 1920 توسعه یافت، بهبود یافته است، جایی که گروه‌های واکنش‌دهنده در انتهای مولکول‌ها باید دقیقاً مطابقت داده شوند.
در روش ما، گروه‌های واکنش‌دهنده اکنون مشابه یکدیگر هستند، به این معنی که ما نباید نگران جفت کردن انتهای هر بلوک ساختمانی برای ساختن پلیمرهایی باشیم که می‌توانند با پلی اولفین‌هایی که قبلاً استفاده می‌کنیم، رقابت کنند. با استفاده از همان استراتژی که به صورت معکوس با افزودن هیدروژن اعمال شد، می‌توانیم پلیمرها را دوباره به بلوک‌های سازنده‌شان جدا کنیم و به راحتی آنها را برای استفاده مجدد از هم جدا کنیم.
نموداری که افزایش مداوم استفاده از پلاستیک یکبار مصرف را در تمام انواع پلاستیک نشان داده شده، از X تا پیش بینی شده در سال 2050 نشان می دهد.
تحقق و پیش بینی تولید پلاستیک کالایی تا سال 2050. آژانس بین المللی انرژی
با افزایش تقریبا دو برابری استفاده سالانه پلاستیک که تا سال 2050 پیش بینی می شود، پیچیدگی و کمیت بازیافت پلاستیک تنها افزایش خواهد یافت. در هنگام طراحی مواد و محصولات جدید، این یک نکته مهم است.
استفاده از تنها دو بلوک ساختمانی برای ساخت پلاستیک‌هایی که دارای خواص بسیار متنوعی هستند، می‌تواند به کاهش و ساده‌سازی تعداد پلاستیک‌های مختلف مورد استفاده برای تولید محصولات مورد نیاز ما کمک کند. به جای نیاز به یک پلاستیک برای ساختن چیزی انعطاف پذیر، دیگری برای چیزی سفت، و سوم، چهارم و پنجم برای خواص در این بین، می‌توانیم رفتار پلاستیک‌ها را فقط با تغییر میزان وجود هر بلوک ساختمانی کنترل کنیم.
اگرچه ما هنوز در حال پاسخ به برخی سؤالات بزرگ در مورد این پلیمرها هستیم، معتقدیم این کار گامی در مسیر درست به سمت پلاستیک های پایدارتر است.
ما توانستیم موادی بسازیم که خواص پلاستیکی را که دنیا به آن متکی است تقلید کند و اکنون هدف ما ایجاد ترکیبات پلاستیکی است که با روش‌های موجود نمی‌توانستید بسازید.
ارتباط با تبریز امروز
اخبار ، گزارشات ، عکسها و فیلم های خود را برای ما ارسال دارید . برای ارسال میتوانید از طریق آدرس تلگرامی یا ایمیل استفاده کنید.
اشتراک در خبرنامه
برای اطلاع از آخرین خبرهای تبریز امروز در کانال تلگرام ما عضو شوید.
فرم تماس با تبریز امروز
کلیه حقوق این سایت متعلق به پایگاه خبری تبریز امروز بوده و استفاده از مطالب آن با ذکر منبع بلامانع
است.
طراحی وتولید
توسططراح وب سایت