راه ها و تحقیقات جدید برای حفظ زمین

راه ها و تحقیقات جدید برای حفظ زمین

 
تبدیل به بخار شدن پلاستیک ها آنها را به چیزی جز گاز تبدیل نمی کند

پلی پروپیلن و پلی اتیلن را می توان به طور همزمان تجزیه کرد
 

کره زمین در حال دفن شدن در پلاستیک است. برخی از بدترین و مخرب‌ترین آنها که ممکن است سالیان سال طول بکشد تا در جایگاه های دفن زباله تخریب شوند، پلی پروپیلن هستند - که برای چیزهایی مانند بسته بندی مواد غذایی و ضربه گیرها استفاده می شود - و پلی اتیلن که در کیسه های پلاستیکی، بطری ها، اسباب بازی ها و حتی خاک پوش یافت می شود.

پلی پروپیلن و پلی اتیلن را می توان بازیافت کرد، اما این فرآیند می تواند دشوار باشد و اغلب مقادیر زیادی گاز گلخانه ای متان تولید می کند. آنها هر دو پلی اولفین هستند، که محصولات پلیمریزاسیون اتیلن و پروپیلن هستند، مواد اولیه ای که عمدتا از سوخت های فسیلی به دست می آیند. شکستن پیوندهای پلی اولفین ها نیز بسیار سخت است.

محققان روشی برای بازیافت این پلیمرها ارائه کرده اند که از کاتالیزورهایی استفاده می کند که به راحتی پیوندهای آنها را می شکند و آنها را به پروپیلن و ایزوبوتیلن تبدیل می کند که گازهایی در دمای اتاق هستند. سپس این گازها می توانند به پلاستیک های جدید بازیافت شوند.

تیم تحقیقاتی در مطالعه‌ای که اخیراً انجام داده اند گفته اند: «از آنجایی که پلی‌پروپیلن و پلی‌اتیلن از سخت‌ترین و گران‌ترین پلاستیک‌ها برای جداسازی از یکدیگر در یک جریان زباله مخلوط هستند، بسیار مهم است که فرآیند [بازیافت] برای هر دو پلی‌الفین اعمال شود». .

در هم شکستن پیوندها

فرآیند بازیافتی که تیم مورد استفاده قرار دادند به عنوان اتنولیز ایزومریزه شناخته می‌شود که بر یک کاتالیزور برای شکستن زنجیره‌های پلیمری الفین به مولکول‌های کوچکشان متکی است. پیوندهای پلی اتیلن و پلی پروپیلن در برابر واکنش های شیمیایی بسیار مقاوم هستند زیرا هر دوی این پلی اولفین ها دارای زنجیره های بلندی از پیوندهای تک کربن- کربن هستند. اکثر پلیمرها حداقل یک پیوند دوگانه کربن-کربن دارند که شکستن آن بسیار آسان تر است.

در حالی که اتنولیز ایزومریزاسیون قبلاً توسط همان محققان آزمایش شده بود، کاتالیزورهای قبلی فلزات گران قیمتی بودند که به اندازه کافی خالص نمی ماندند تا تمام پلاستیک را به گاز تبدیل کنند. استفاده از سدیم روی آلومینا و به دنبال آن اکسید تنگستن روی سیلیس بسیار مقرون به صرفه‌تر و مؤثرتر بود، حتی اگر دماهای بالای مورد نیاز برای واکنش مقداری به هزینه آن اضافه کرد.

در هر دو پلاستیک، قرار گرفتن در معرض سدیم روی آلومینا، هر زنجیره پلیمری را به زنجیره‌های پلیمری کوتاه‌تر تبدیل کرد و پیوندهای دوگانه کربن-کربن شکستنی را در انتها ایجاد کرد. زنجیرها بارها و بارها به پاره شدن ادامه دادند. سپس هر دو تحت فرآیند دوم به نام متاتز الفین قرار گرفتند. آنها در معرض جریانی از گاز اتیلن قرار گرفتند که در یک محفظه واکنش جریان داشت در حالی که اکسید تنگستن روی سیلیس قرار می گرفت، که منجر به شکسته شدن پیوندهای کربن-کربن شد.

این واکنش تمام پیوندهای کربن و کربن در پلی اتیلن و پلی پروپیلن را می شکند و اتم های کربن آزاد شده در طی شکستن این پیوندها به مولکول های اتیلن متصل می شوند.

پیوندهای شکسته سپس با اتیلن واکنش می دهند، که حلقه ها را از زنجیره جدا می کند. بدون اتیلن، واکنش نمی تواند رخ دهد.

کل زنجیره تا زمانی که پلی اتیلن به طور کامل به پروپیلن تبدیل شود کاتالیز می شود و پلی پروپیلن به مخلوطی از پروپیلن و ایزوبوتیلن تبدیل می شود.

این روش گزینش پذیری بالایی دارد - به این معنی که مقدار زیادی از محصول مورد نظر را تولید می کند: پروپیلن مشتق شده از پلی اتیلن، و پروپیلن و ایزوبوتیلن مشتق شده از پلی پروپیلن. هر دوی این مواد شیمیایی تقاضای بالایی دارند. پروپیلن یک ماده خام مهم برای صنایع شیمیایی است، در حالی که ایزوبوتیلن یک مونومر پرکاربرد در بسیاری از پلیمرهای مختلف از جمله لاستیک مصنوعی و یک افزودنی بنزین است