فرآیند بازیافت ساده تر، مواد خام خالص را از شیشه اکریلیک بدون حلال بازیابی می کند

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

مقادیر زیادی شیشه اکریلیک در سراسر جهان در طیف گسترده ای از کاربردها، از شیشه پنجره ها و چراغ های عقب خودرو گرفته تا مبلمان استفاده می شود. این پلیمر با نام تجاری پلکسی گلاس نیز شناخته می شود. اغلب اوقات، شیشه اکریلیک هنوز به عنوان زباله به پایان می رسد، حتی اگر برای بازیافت مناسب باشد.

پروفسور ETH، آتینا آناستازاکی، دانشمند مواد، سال‌ها بر روی روش‌هایی کار کرده است که به طور موثر شیشه‌های اکریلیک را به بلوک‌های ساختمانی تشکیل‌دهنده آن برای استفاده مجدد تجزیه کند. در مطالعات قبلی، تیم او نشان داد که این فرآیند، که به عنوان depolymerization شناخته می‌شود، در اصل امکان‌پذیر است، اما فقط در شرایط خاص.

به عنوان مثال، محققان ETH قبلا مجبور بودند زنجیره های پلیمری را برای معرفی "حلقه های ضعیف" از نظر شیمیایی اصلاح کنند. سایر رویکردها به مقادیر زیادی حلال یا کاتالیزور یا نور UV برای شروع یا حفظ پلیمریزاسیون نیاز داشتند.

پروفسور ETH و تیم او اکنون یک رویکرد جدید و ساده تر برای بازیافت پلیمرهای شیشه اکریلیک ایجاد کرده اند. آنها یافته های خود را در مجله Nature Chemistry منتشر کرده اند.

با استفاده از روش جدید، محققان می توانند پلیمر را تقریبا به طور کامل به بلوک های سازنده تشکیل دهنده آن که به عنوان مونومر شناخته می شوند، تجزیه کنند. بازده مونومر می تواند تا 98٪ باشد. ماده بازیابی شده نیز خالص است، حتی زمانی که ماده اولیه حاوی رنگ یا ناخالصی باشد. از مونومرهای بازیابی شده می توان برای تولید پلیمرهای جدید با همان کیفیتی که در طی فرآیند اولیه تولید می شود استفاده کرد.

این فرآیند همچنین به انرژی کمتری نسبت به روش های دیگر نیاز دارد. دپلیمریزاسیون در دمای بیش از 200 درجه سانتیگراد (392 درجه فارنهایت) در مقایسه با حداقل 400 درجه سانتیگراد (752 درجه فارنهایت) که قبلا مورد نیاز بود، شروع می شود. علاوه بر این، در این فرآیند هیچ حلال استفاده نمی شود. ریچارد ویتفیلد، نویسنده اصلی این مطالعه و یکی از همکاران پژوهشی سابق در گروه آناستازاکی، می‌گوید: «چیزی که رویکرد جدید ما را بسیار هیجان‌انگیز می‌کند، سادگی آن است.

در قلب روش جدید یک ترکیب شیمیایی منفرد متعلق به دسته ای از مواد به نام N-hydroxyimides قرار دارد. این معرف ارزان قیمت و موجود در بازار به زنجیرهای پلیمری شیشه اکریلیک حمله می کند و آنها را از هم جدا می کند و مونومرها را آزاد می کند. هنگامی که معرف اضافه می شود، واکنش خود به خود ادامه می یابد.

انتخاب معرف تصادفی نبود. ما به طور سیستماتیک جستجو کردیم تا زمانی که این ماده را پیدا کردیم.» همین معرف برای شروع پلیمریزاسیون کافی است. آناستازاکی توضیح می دهد: "تنها چیزی که ما را شگفت زده کرد این بود که یک ماده شیمیایی برای واکنش کافی بود."

در جستجوی یک معرف مناسب، گروه او با استادان شیمی ETH Tae-Lim Choi و Gunnar Jeschke همکاری کردند. آناستازاکی تاکید می کند: "بدون همکاری عالی با این دو همکار، بسیاری از سوالات بی پاسخ می ماند."

سایر روش‌های بازیافت پلاستیک‌های شیمیایی به فرآیندی به نام پیرولیز متکی هستند که در آن پلیمرهای پلاستیکی در دماهای بالا، معمولا بالای 400 درجه سانتی‌گراد (752 درجه فارنهایت) به بلوک‌های سازنده تشکیل‌دهنده خود تجزیه می‌شوند. علاوه بر این، مونومرهای بازیافت شده اغلب نسبتا ناخالص هستند، با سطوح ناخالصی تا 3٪. این می تواند بر کیفیت پلاستیک تولید شده از آنها تأثیر منفی بگذارد.

ETH Zurich یک درخواست ثبت اختراع برای روش جدید ثبت کرده است و اکنون به دنبال دارندگان مجوز است.

صنایع شیمیایی به روش جدید علاقه نشان داده است. یکی از مزیت های کلیدی این است که می توان آن را با استفاده از زیرساخت های موجود و فرآیندهای استاندارد پیاده سازی کرد. آناستازاکی توضیح می‌دهد: «اشکال رویکردهای قبلی ما این بود که شرکت‌ها باید فرآیندها و تجهیزات خود را برای پیاده‌سازی آن‌ها اصلاح می‌کردند. برای اکثر شرکت‌ها، این کار بسیار گران است».

گام های بعدی او افزایش مقیاس روش و به دست آوردن درک دقیق از مکانیسم های واکنش خواهد بود. با تکیه بر این دانش، هدف محققان ETH توسعه موادی است که تجزیه پلیمر را تسریع کرده و بازده مونومر را بهبود می بخشد.

با این حال، یک نکته کوچک وجود دارد: این روش فقط با شیشه اکریلیک کار می کند. رویکردهای متفاوتی برای تجزیه پلاستیک های دیگر به بلوک های سازنده آنها مورد نیاز است. با این وجود، دانشمند مواد همچنان خوشبین است: "ما سعی خواهیم کرد همین اصل را در مورد پلی استایرن، یکی از پرمصرف ترین پلاستیک ها در جهان اعمال کنیم."

ریچارد ویتفیلد و همکاران، دپلیمریزاسیون فله ای با دمای پایین پلی متاکریلات های تجاری، شیمی طبیعت (2026). DOI: 10.1038/s41557-026-02232-4

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →