Sonsuz geri dönüştürülebilir bir plastik türü geliştirildi.

ABD Enerji Bakanlığı’nca (DOE) yapılan yeni bir araştırma, herhangi bir performans kaybı olmadan dilediği zaman geri dönüştürülebilecek bir plastik türü tasarladı.

DOE’nin Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı (Berkeley Lab), bir LEGO oyun setine benzeyen, kalitesini bozmadan farklı bir şekil, doku ve renge yeniden monte edilebilecek yeni bir polimer türü üretti. Yeni malzemeye ‘poli (diketoenamin)’ veya PDK denir.

Bir bükülme ile plastik

Berkeley Lab Moleküler Dökümhanesinde doktora sonrası araştırmacı olan baş yazar Peter Christensen , şu diyor,

Çoğu plastik asla geri dönüştürülmedi” dedi. “Ancak geri dönüşümü göz önünde bulunduran plastiklerin moleküler bir bakış açısıyla birleştirilmesinin yeni bir yolunu bulduk.

Günümüzde en fazla geri dönüştürülebilir plastik olan PET – poli (etilen tereftalat) – sadece% 20-30 oranında geri dönüştürülmektedir. Gerisi yakma fırınları, çöplüklere ya içinde tasfiye okyanuslar edilecek , yanmış CO2 salan, ya da tıkayabilir sola Dünya’yı o parçalanır kadar birkaç yüzyıllardır.

Plastikler temelde uzun polimer zincirleri (‘birçok mercek’) oluşturmak için birbirine bağlanmış karbon bazlı molekül zincirleridir (‘mer’). Bunların yapıları onlar değil pas anlamına da çok stabil Kimyasal olarak yapar , rot veya diğer malzemelerin nerede erimesi. Bunları belirli kullanımlara göre uyarlamak için, üreticiler bazı özellikleri geliştirmek için kimyasal katkı maddelerini de karıştırırlar. Örneğin, dolgular plastik sertleşirken, plastikleştiriciler esnek yapmak için karıştırılır. Bu katkı maddeleri ayrı ayrı kimyasal maddelere bağlanır ve sıkı tutulur. Bu yüzden plastikler geri dönüşüm tesislerinde işlenirken bile çıkarılması neredeyse imkansızdır. Farklı kimyasal bileşimlere sahip plastikler birbirine karışır, parçalara ayrılır ve geri dönüşüm işlemi sırasında eritilir. Elde edilen malzemenin özelliklerini gerçekten üretilmeden önce tahmin etmek imkansızdır.

Geri dönüştürülmüş plastiklerin bilinmeyen katkı maddelerini miras alma eğilimi, plastiklerin “dairesel” bir malzeme olmasını engelledi – orijinal yapı taşları (birleşir) mümkün olduğu kadar tekrar kullanılması için geri kazanılabilir ya da yeni, daha yüksek bir kalite elde etmek için “yükseltilmiş” hale getirildi ürün.

Christensen, Berkeley Lab Moleküler Dökümhanesinde görevli bir bilim insanı olan Brett Helms’ın öncülüğünü yaptığı ve bu problemi yaşamayacak bir plastik geliştirmek için çalışan multidisipliner bir ekibin parçasıydı.Christensen,

Dairesel plastikler ve plastik büyütme büyük zorluklar,” diye ekliyor. “Plastik atıkların su ekosistemlerimize sızmasının etkisini zaten gördük ve bu eğilimin, artan plastik miktarlarının ve belediye geri dönüşüm altyapımız üzerindeki aşağı akış baskısı ile daha da artması muhtemel.. PDK’larda, geleneksel plastiklerin değişmez bağları, plastiğin daha etkili bir şekilde geri dönüştürülmesine olanak sağlayan tersinir bağlarla değiştirilir”

diye açıklıyor. PDK yapan monomerler, plastiğin çok asitli bir çözeltiye batırılmasıyla herhangi bir katkı maddesinden ayrılabilir. Asit monomerler ve katkı maddeleri arasındaki bağları keser. Bu özellik ilk olarak Christensen’ın PDK yapıştırıcıları yapmak için kullanılan cam ürünlere çeşitli asitleri uyguladığı ve yapışkanın değiştiğini fark ettiği için keşfedildi. Christensen, plastiği ayrıca bir NMR (nükleer manyetik rezonans) spektroskopi cihazı ile analiz etti ve orijinal monomerleri buldu.

Moleküler Dökümhanede yapılan sonraki araştırmalar, asidin PDK polimerlerini monomerlere parçalarken aynı zamanda bunları ilave moleküllerden ayırdığını gösterdi. Ekip ayrıca, geri kazanılmış PDK monomerlerinin polimerlere yeniden dökülebileceğini ve geri dönüştürülmüş polimerlerin orijinal malzemenin herhangi bir özelliğini almadığını gösterdi. Plastik, plastikleştiriciler gibi katkı maddeleri kullanılarak da yükseltilebilir. Araştırmacılar, yeni plastiklerinin günümüzde kullanılan birçok geri dönüştürülemeyen plastiklere iyi bir alternatif olabileceğine inanıyor. Helms;

 Gelecekteki atık sınıflandırma ve işleme için geri dönüşüm tesislerini modernize etmek için gereken altyapı hakkında düşünmemiz gereken kritik bir noktadayız” dedi. “Bu tesisler PDK ve ilgili plastiklerin geri dönüştürülmesi veya çevrilmesi için tasarlandıysa, plastiği çöp alanlarından ve okyanuslardan daha etkin bir şekilde yönlendirebiliriz. Bu, yuvarlak plastiklerin etkinleştirilmesi için hem malzemelerin hem de geri dönüşüm tesislerinin nasıl tasarlanacağını düşünmeye başlamak için heyecan verici ..

Diyor. Araştırmacılar daha sonra tekstil, 3D baskı ve köpüklerde kullanılmak üzere çok çeşitli termal ve mekanik özelliklere sahip PDK plastiklerini geliştirmeyi planlıyor. Ayrıca PDK plastiğine daha fazla bitki bazlı bileşik ve diğer sürdürülebilir malzemeler eklemeye çalışıyorlar.

“Dinamik kovalent diketoenamin bağları ile etkinleştirilen plastiklerin kapalı döngü geri dönüşümü” makalesi Nature Chemistry dergisinde yayınlandı .