خبر کامل
کاتالیزور نیکل: راه حل انقلابی دانشگاه نورث‌وسترن برای بازیافت پلاستیک
شیمیدانان دانشگاه نورث‌وسترن با ابداع فرآیندی انقلابی، یکی از بزرگترین چالش‌های زیست‌محیطی جهان، یعنی بازیافت پلاستیک را متحول کرده‌اند. این رویکرد نوین، با حذف مرحله زمان‌بر جداسازی پلاستیک‌ها، مستقیماً پلاستیک‌های یک‌بارمصرف و سفت و سخت را به محصولات ارزشمندی نظیر سوخت، موم و روغن تبدیل می‌کند و مسیری پاک‌تر و کارآمدتر برای تلاش‌های جهانی بازیافت فراهم می‌آورد.
کاتالیزور نیکل: راه حلی برای پلی‌الفین‌ها
این فرآیند بر پایه یک کاتالیزور ارزان‌قیمت مبتنی بر نیکل استوار است که به طور خودخواسته «پلی‌الفین‌ها» را تجزیه می‌کند. پلی‌الفین‌ها، که تقریباً دو سوم مصرف جهانی پلاستیک را تشکیل می‌دهند، شامل پلاستیک‌های رایج مانند بطری شیر، سس، روکش‌های پلاستیکی، کیسه‌های زباله و ظروف یک‌بارمصرف هستند. این مواد برای دوام طراحی شده‌اند، اما پس از دور انداخته شدن، برای دهه‌ها در محل‌های دفن زباله و اقیانوس‌ها انباشته شده و در برابر تجزیه مقاومت می‌کنند.
در حال حاضر، بازیافت پلی‌الفین‌ها به طرز ناامیدکننده‌ای ناکارآمد است. بازیافت مکانیکی نیازمند جداسازی دقیق بر اساس نوع پلاستیک است، در حالی که رویکردهای دیگر شامل گرم کردن پلاستیک‌ها تا دماهای بسیار بالا هستند. این فرآیندها پرهزینه و انرژی‌بر بوده و اغلب موادی با کیفیت پایین تولید می‌کنند. به همین دلیل، نرخ بازیافت پلی‌الفین در سراسر جهان زیر ۱۰ درصد باقی مانده است.
هیدروژن‌کافت با کاتالیزور نیکل تک‌سایتی
تیم تحقیقاتی به سراغ فرآیند «هیدروژن‌کافت» رفتند که در آن از گاز هیدروژن و یک کاتالیزور برای برش پیوندهای قوی کربن-کربن استفاده می‌شود. آنها به جای کاتالیزورهای گران‌قیمت، کاتالیزور نیکل را مهندسی کردند که در دماها و فشارهای پایین‌تر کار می‌کند و از مواد کمتری نیز استفاده می‌نماید.
یوسی کراتیش، یکی از نویسندگان این مطالعه، اظهار داشت: «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 به طور خودخواسته پیوندهای پلی‌الفین‌ها را هدف قرار می‌دهد، در حالی که سایر پیوندها را دست‌نخورده باقی می‌گذارد. این امر منجر به تجزیه شیمیایی پاک‌تر و کارآمدتر پلاستیک‌های مختلط می‌شود که روغن‌ها و موم‌های باارزش تولید می‌کند.
تبدیل PVC از مانع به محرک بازیافت
یکی از شگفت‌انگیزترین نتایج زمانی به دست آمد که کاتالیزور با «پلی‌وینیل کلراید» (PVC) مواجه شد. PVC یک پلیمر سمی است که به دلیل غیرممکن ساختن بازیافت بدنام است. به طور معمول، آلودگی PVC کاتالیزورها را مسموم کرده و فرآیند بازیافت را مختل می‌کند، اما در این مطالعه، افزودن PVC عملکرد بازیافت را بهبود بخشید.
کراتیش افزود: «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 مسئله‌ای مورد انتظار نبود.»
هنگامی که PVC 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، 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.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
