جهان در انبوهی از زبالههای پلاستیکی غرق شده است و ریزپلاستیکها، بدن انسان و تمامی زیستبومها را فراگرفتهاند؛ بهطوری که از مرتفعترین کوهها تا عمیقترین نقاط اقیانوسها و حتی وصلهی بزرگ زبالهای اقیانوس آرام، به زیستبومهایی مستقل و آلوده تبدیل شدهاند.
پلیاتیلن بهعنوان پرمصرفترین پلاستیک جهان، مادهی اولیهی کیسهها، بستهبندیهای غذایی و ظروف خانگی است و به دلیل ساختار بسیار مقاوم، سالهای طولانی در طبیعت باقی میماند. بااینحال، مهندسان شیمی دانشگاه ساری در بریتانیا با طراحی پلاستیک جدیدی که نویدبخش چرخهای بازیافتپذیرتر است، گام مهمی در حل این بحران برداشتهاند.
بهگزارش ساینسآلرت، پژوهشگران دریافتهاند که پلیمر آزمایشگاهی هنگام حرارت دیدن به گاز تبدیل میشود و سپس مانند ققنوس، از بخار حاصل دوباره ساختار اولیهی خود را بازسازی میکند. پیتر روث، مهندس شیمی، توضیح میدهد: «بیشتر پلاستیکها برای پایداری بالا طراحی شدهاند و همین ویژگی، بازیافت یا تجزیه را دشوار میسازد؛ اما مادهی جدید در دماهای نسبتاً پایین به بخار تبدیل میشود و سپس به شکل خودکار به همان پلیمر اولیه بازمیگردد.»
پیوند برگشتپذیر گوگرد، قابلیت تجزیه آسان و چندباره را فراهم میکند
پلیمر جدید Poly(1,2-dithiolane) نام دارد؛ به این معنی که از زنجیرههای مولکولهای حلقوی، شامل کربن، هیدروژن و دو اتم گوگرد متصلبههم تشکیل شده است. پیوند برگشتپذیر گوگرد در این ساختار، قابلیت تجزیهی آسان و چندباره را فراهم میکند. به گفتهی روث، این ماده جایگزین مستقیم پلاستیکهای مرسوم یا راهحل نهایی بحران جهانی زباله نیست، اما با ارائهی مفهومی نوین، نسل جدیدی از مواد چرخهای را شکل خواهد داد.
به گفته پژوهشگران، مادهی جدید چندین چالش موجود در مسیر بازیافت مؤثر پلاستیکها را برطرف میکند و نخستین نمونه از نوع خود در دنیای پلیمرها به شمار میرود:
- روند واسپارش یا تبدیل پلیمر پیچیده به مونومرهای سازنده اولیه، در این ماده بسیار راحتتر انجام میشود؛ شبیه به ازهمجداکردن قطعات لگوی ساختهشده و برپاکردن سازهای جدید.
- پلاستیکهای مرسوم برای شروع تجزیه به دمایی نزدیک به ۲۰۰ درجه سانتیگراد نیاز دارند و خروجی نیز اغلب مستلزم فرآوریهای اضافی و تولید ترکیبات جانبی آلودهکننده است. اما پلیمر جدید در دمای تقریبی ۹۰ درجه سانتیگراد، بدون ورود به فاز مایع، از حالت جامد مستقیماً تصعید و به گاز تبدیل میشود.
پژوهشگران برای نمایش کاربرد عملی، کاغذ صافی پیچیدهای را درون ماده فرو بردند تا لایهای ضدآب از بخار پلیمر روی آن بنشیند و سپس با اعمال حرارت، پوشش به همان سادگی جدا شد و کاغذ با وجود تغییر رنگ جزئی، خواص جذب آب اولیهی خود را بازیافت. پلاستیک نیز با خنکشدن، دوباره به حالت جامد درآمد تا برای استفاده مجدد آماده باشد.
- تحول در بازیافت: ابداع پلاستیکی که بدون ردپای مضر در آب شور ناپدید میشود13 فروردین 04مطالعه '3
- پلاستیک زیستتخریبپذیر بامبو؛ رقیبی سرسخت برای پلاستیکهای صنعتی17 مهر 04مطالعه '2
- کشف روشی تازه برای بازیافت نامحدود کیسهها و بطریهای پلاستیکی12 شهریور 03مطالعه '3
اجرای چنین فرایندی در مقیاس صنعتی پتانسیل بینظیری ارائه میدهد؛ زیرا پوششهای پلیمری برای عایقکاری، روانکاری و افزایش مقاومت در برابر خوردگی، رطوبت و ساییدگی در دستگاههای صنعتی، لوازم خانگی و پوشش ظروف آشپزی کاربردی گسترده دارند و از نفوذ رطوبت و ایجاد کپک در منازل نیز جلوگیری میکنند.
تیم پژوهش همچنین توانایی روش تازه را در جداسازی آلایندهها بررسی کرد. پژوهشگران در آزمایش، رنگ نیل قرمز را به پلیمر افزودند و نشان دادند که برخلاف فرایندهای پیچیده و پرهزینهی بازیافت مرسوم، جداسازی ناخالصیها از این پلیمر تنها درطول یک مرحله حرارتدهی ساده انجام میشود.
در مجموع، انتظار نمیرود که اسباببازیها یا بستهبندیهای مواد غذایی در ظروفی که خودبهخود و بدون چربی بازسازی شوند، از این ماده تولید شوند؛ اما پلیمرهای زیستتخریبپذیر مشابه میتوانند کاربردهای زیستپزشکی مهمی مانند چسبهای جراحی، هیدروژلهای لنز چشمی و نانوذرات دارورسانی دقیق داشته باشند.
توصیف کاظمی، مهندس شیمی و نویسندهی اصلی مطالعه، در پایان میگوید: «اثبات این اصل علمی، راه را برای ساخت موادی هموار میکند که اعمال، جداسازی و بازیافت آنها نسبت به پلاستیکهای امروزی بسیار سادهتر خواهد بود.»
پژوهش در نشریهی Macromolecules منتشر شده است.
