يمكن استخدام نوع جديد من البلاستيك بشكل متكرر

أنشأ مختبر لورانس بيركلي الوطني ، المملوك لوزارة الطاقة الأمريكية ، نوعًا جديدًا من مادة البوليمر. يتم تفكيك وتجميع هذه المواد ، حسب نوع المصممين ، مع أخذ الشكل والكثافة واللون الضروريين دون فقدان الجودة. كان يسمى هذا البوليمر polydiketoenamine ، اختصار PDK.

لا يتم إعادة استخدام البلاستيك المنتج في جميع أنحاء العالم. قام الخبراء بتطبيق طريقة جديدة في الإنتاج ، والتي يمكنك من خلالها مراعاة المعالجة الجزيئية للمنتج.

إن البلاستيك PET (البولي إيثيلين تيريفثاليت) المعروف والأكثر شيوعًا في الوقت الحالي مناسب للمعالجة بنسبة 25 ٪ فقط. كل الكمية المتبقية في المحارق أو مدافن النفايات أو تستقر في التربة والأجسام المائية.

عادة ما يتكون البلاستيك من جزيئات جزيئية طويلة قائمة على الكربون مرتبطة ببعضها البعض لتكوين بوليمرات. نظرًا لبنيتها ، فإنها تظهر استقرارًا كيميائيًا - أي أنها ليست عرضة للتآكل. لتكييف المادة مع استخدام معين ، تتم إضافة مكونات كيميائية أخرى إليها في المصانع. على سبيل المثال ، تعتبر الإضافات ضرورية لجعل البلاستيك أكثر نعومة أو ، على العكس ، أكثر كثافة. بعد ذلك ، لم يعد من الممكن إزالة هذه الإضافات من التركيبة ، حتى مع المعالجة المتخصصة للمواد البلاستيكية.

يتم خلط المواد ذات المكونات الكيميائية المختلفة ودمجها وصهرها أثناء عملية المعالجة. يكاد يكون من المستحيل التنبؤ بخصائص البلاستيك المعاد الحصول عليه.

إعادة تدوير البلاستيك مشكلة كبيرة في جميع أنحاء العالم. الآن يتم طرح قضية تلوث النظام البيئي في كل مكان ، وعلى الأرجح سيتعين علينا توقع تدهور الوضع ، حيث تستمر كمية البلاستيك غير المستخدم والمنتَج في النمو.

اتضح أن المونومرات التي تشكل PDK يمكن إزالتها بسهولة عن طريق غمر المادة ببساطة في سائل حمضي قوي ، حيث يتم كسر الروابط بين المونومرات والمكونات الإضافية.

اكتشف العلماء هذه القدرة من PDK عند تطبيق مختلف الأحماض على الأوعية الزجاجية المستخدمة في إعداد مخاليط لاصقة. لاحظ المتخصصون أن الغراء كان يتغير. أجبرهم ذلك على تحليل البلاستيك بالرنين المغناطيسي الطيفي ، والذي تم من خلاله اكتشاف أصالة المونومرات.

أظهرت تجارب أخرى أن البيئة الحمضية تشق بوليمرات PDK في مونومرات ، بينما تفصلها في نفس الوقت عن جزيئات إضافية. في هذه الحالة ، يمكن إعادة تحويل المونومرات إلى بوليمرات ، والتي بعد المعالجة سيتم تنقيتها بالكامل من المكونات الأخرى. يقترح الخبراء أن نوعًا جديدًا من البلاستيك يمكن أن يصبح نظيرًا واعدًا لمواد أخرى غير قابلة لإعادة التدوير.

لقد خطط المتخصصون بالفعل لتطوير بلاستيك PDK ، والتي لديها مجموعة واسعة من القدرات الميكانيكية الحرارية ، لاستخدامها لاحقًا في صناعات النسيج والطباعة ثلاثية الأبعاد. ومن المخطط أيضًا تصنيع أنواع جديدة من البلاستيك من مواد نباتية وصديقة للبيئة.

تم عرض تفاصيل العمل على صفحات كيمياء الطبيعة (www.nature.com/articles/s41557-019-0249-2).