روش جدید تولید پلیمرهای سبز با برق | نوآوری دانشگاه فلیندرز در بازیافت شیمیایی
سالانه بیش از صدها میلیون تن ضایعات پلاستیکی در جهان تولید می‌شود که نزدیک به نیمی از آن‌ها پس از یک‌بار مصرف قابل استفاده مجدد نبوده و وارد طبیعت یا فرآیندهای دفن زباله می‌شوند. برای حل این چالش بنیادین، پژوهشگران دانشگاه فلیندرز (Flinders University) به یک نوآوری منحصربهفرد در تولید پلیمرهای سبز و پایدار با استفاده از جریان الکتریکی دست یافته‌اند.
الکتروسنتز پلیمری؛ فرآیندی پاک، ایمن و در دمای اتاق
روش‌های سنتی پلیمریزاسیون معمولاً نیازمند دماهای بالا، حلال‌های سمی و کاتالیزورها یا آغازگرهای شیمیایی خطرناک هستند. در رویکرد نوین محققان فلیندرز، فرآیند سنتز به شکلی کاملاً دوستدار محیط‌زیست انجام می‌گیرد:
- شروع واکنش با انتقال الکترون: با افزودن یک الکترون به مونومر اولیه، فرآیند پلیمریزاسیون زنجیره‌ای آغاز شده و به سرعت رشد می‌کند.
- حذف آغازگرهای خطرناک: نیازی به افزودن ترکیبات شیمیایی واسط و آلاینده نیست.
- انجام فرآیند در دمای محیط: واکنش تنها با مصرف مقدار اندکی الکتریسیته در دمای اتاق صورت می‌پذیرد که امکان استفاده مستقیم از انرژی‌های تجدیدپذیر (خورشیدی و بادی) را فراهم می‌سازد.
معماری پیوندهای سولفور-سولفور (S–S)؛ کلید بازیافت شیمیایی حلقه بسته
یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های بازیافت مکانیکی سنتی، افت شدید خواص حرارتی و مکانیکی پلیمرها (Downcycling) در اثر حرارت‌دهی مکرر است. پلیمرهای توسعه‌یافته در این پژوهش با ساختار بر پایه پیوندهای گوگرد-گوگرد (Sulfur-Sulfur Bonds) این مشکل را به کلی مرتفع ساخته‌اند:
- پیوندهای دینامیک و برگشت‌پذیر: اتصالات گوگردی می‌توانند تحت شرایط معین شکسته شده و مجدداً تشکیل شوند.
- مونومریزاسیون با بازده بالا (Depolymerization): پلیمر مستهلک‌شده برخلاف پلاستیک‌های سنتی به ضایعات بی‌ارزش تبدیل نمی‌شود، بلکه به‌طور کامل به مونومرهای اولیه خالص بازمی‌گردد.
- بازیافت بی‌پایان: مونومرهای بازیابی‌شده کیفیت رزین دست‌اول (Virgin) را حفظ کرده و قابلیت تبدیل مجدد به پلیمر با همان کارایی اولیه را دارند.
فراتر از پلاستیک‌های معمولی؛ کاربردهای پیشرفته و چندمنظوره
ویژگی‌های شیمیایی منحصربهفرد این پلیمرهای گوگردی سبز، کاربردهای تخصصی فراتری نسبت به پلاستیک‌های عمومی ایجاد کرده است:
- حذف و تصفیه آلاینده‌های محیط‌زیستی: توانایی جذب فلزات سنگین و سموم از منابع آب و خاک.
- استخراج پایدار فلزات گرانبها: امکان بازیابی و استخراج طلا و عناصر باارزش در صنایع معدنی.
- پوشش‌ها و تجهیزات ضد میکروبی: برخورداری از خواص مهارکننده رشد باکتری‌ها و میکروارگانیسم‌ها در کاربردهای بهداشتی و بسته‌بندی.
مرجع: PIMI (polymer industry media international)
