جوان آنلاین: شیمیدانان «دانشگاه نورث‌وسترن» (Northwestern) فرآیندی انقلابی ابداع کردند که می‌تواند یکی از سخت‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی جهان، یعنی بازیافت پلاستیک را ممکن کند. رویکرد جدید آنها با استفاده از یک کاتالیزور جدید، مرحله وقت‌گیر جداسازی پلاستیک‌ها را حذف می‌کند و مستقیماً پلاستیک‌های یک‌بارمصرف سفت و سخت را به محصولات مفیدی مانند سوخت، موم و روغن تبدیل می‌نماید. این رویکرد مسیری پاک‌تر را برای تلاش‌های جهانی بازیافت فراهم می‌کند.
به گزارش ایسنا به نقل از آی‌ای، این فرآیند بر پایه یک کاتالیزور ارزان‌قیمت مبتنی بر «نیکل» استوار است که خودخواسته «پلی‌الفین‌ها» (polyolefins) را تجزیه می‌کند. «پلی‌الفین‌ها» پلاستیک‌هایی هستند که تقریباً دو سوم مصرف جهانی را تشکیل می‌دهند. پلاستیک‌های روزمره مانند بطری شیر، سس، روکش‌های پلاستیکی، کیسه‌های زباله و ظروف یک‌بارمصرف برای دوام طراحی شده‌اند، اما پس از دور انداخته شدن، در محل‌های دفن زباله و اقیانوس‌ها انباشته می‌شوند و برای دهه‌ها در برابر تجزیه مقاومت می‌کنند.
بازیافت «پلی‌الفین‌ها» در حال حاضر، به طرز ناامیدکننده‌ای ناکارآمد است. بازیافت مکانیکی آن، نیازمند جداسازی دقیق آن بر اساس نوع است، در حالی که رویکرد‌های دیگر شامل گرم کردن پلاستیک‌ها تا دما‌های بسیار بالاست. این فرآیند‌ها پرهزینه و انرژی‌بر هستند، همچنین اغلب موادی با کیفیت پایین تولید می‌کنند. به همین دلیل است که نرخ بازیافت «پلی‌الفین» در سراسر جهان زیر ۱۰ درصد باقی مانده است.
کاتالیزور نجات‌دهنده
این تیم به سراغ فرآیند «هیدروژن‌کافت» (hydrogenolysis) رفت که در آن از گاز هیدروژن و یک کاتالیزور برای برش پیوند‌های قوی کربن-کربن استفاده می‌کنند. آنها به جای کاتالیزور‌های گران‌قیمت، کاتالیزور «نیکل» را مهندسی کردند که در دما‌ها و فشار‌های پایین‌تر کار و از مواد کمتری نیز استفاده می‌کند.
«یوسی کراتیش» (Yosi Kratish) یکی از نویسندگان این مطالعه می‌گوید: فرآیند ما در مقایسه با سایر کاتالیزور‌های مبتنی بر «نیکل»، از یک کاتالیزور تک‌سایتی استفاده می‌کند که در دمای ۱۰۰ درجه پایین‌تر و در نصف فشار گاز هیدروژن عمل می‌کند. ما همچنین ۱۰ برابر کمتر کاتالیزور مصرف می‌کنیم و ۱۰ برابر بیشتر محصول تولید می‌کنیم. بنابراین، روش ما در تمام زمینه‌ها برتری دارد.
طراحی دقیق این کاتالیزور مانند یک چاقوی جراحی مولکولی عمل می‌کند و خودخواسته پیوند‌های «پلی‌الفین‌ها» را هدف قرار می‌دهد، در حالی که سایر پیوند‌ها را دست‌نخورده باقی می‌گذارد؛ بنابراین یک تجزیه شیمیایی پاک‌تر و کارآمدتر از پلاستیک‌های مختلط به دست می‌آید که روغن‌ها و موم‌های باارزش تولید می‌کند.
تبدیل یک مانع بازیافتی به یک محرک
یکی از شگفت‌انگیزترین نتایج زمانی به دست آمد که کاتالیزور با «پلی‌وینیل کلراید» (PVC) مواجه شد. این کاتالیزور، یک پلیمر سمی است که به دلیل غیرممکن ساختن بازیافت بدنام است. به طور معمول، آلودگی «پلی‌وینیل کلراید»، کاتالیزور‌ها را مسموم می‌کند و فرآیند بازیافت را از مسیر خود خارج می‌سازد، اما در این مطالعه، «پلی‌وینیل کلراید» عملکرد بازیافت را بهبود بخشید.
«کراتیش» گفت: افزودن «پلی‌وینیل کلراید» به مخلوط بازیافت، همیشه ممنوع بوده است، اما ظاهراً این کار فرآیند ما را حتی بهتر می‌کند. این موضوع بسیار جالب است و مسئله مورد انتظاری نبود.
هنگامی که «پلی‌وینیل کلراید» یک چهارم مخلوط زباله را تشکیل می‌داد، این کاتالیزور با نتایج بهتر به کار خود ادامه می‌داد. این انعطاف‌پذیری غیرمنتظره می‌تواند به بازیافت‌کنندگان اجازه دهد تا با جریان‌های پلاستیکی که قبلاً غیرقابل بازیافت بودند، مقابله کنند.
«توبین مارکس» (Tobin Marks) نویسنده ارشد این مطالعه معتقد است که این پیشرفت می‌تواند اقتصاد بازیافت را دگرگون کند. وی خاطرنشان کرد: کاتالیزور جدید ما می‌تواند از این مرحله پرهزینه و فشرده برای پلاستیک‌های «پلی‌الفین» رایج عبور کند و بازیافت را کارآمدتر، عملی‌تر و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر کند.
اگر فرآیند کاتالیزور «نیکل» عملی شود، ممکن است سرانجام راهی برای مهار کوه‌های پلاستیک ارائه دهد و یک مشکل زیست‌محیطی جهانی را به جریانی ارزشمند از منابع تبدیل کند.
این مطالعه در مجله Nature Chemistry منتشر شده است.
