Wired’in haberine göre,
Gezegenimiz plastikle boğuluyor. Çöp alanlarında bozunması onlarca yıl alabilecek en kötü suçlulardan bazıları, gıda ambalajı ve tamponlar gibi şeylerde kullanılan polipropilen ve plastik torbalarda, şişelerde, oyuncaklarda ve hatta malçta bulunan polietilendir.
Polipropilen ve polietilen geri dönüştürülebilir, ancak süreç zor olabilir ve sıklıkla büyük miktarlarda sera gazı metan üretir. Her ikisi de, esas olarak fosil yakıtlardan elde edilen hammaddeler olan etilen ve propilenin polimerleştirilmesinin ürünleri olan poliolefinlerdir. Poliolefinlerin bağlarının kırılması da oldukça zordur.
Şimdi, UC Berkeley’deki araştırmacılar, bu polimerleri geri dönüştürmek için, bağlarını kolayca kıran katalizörleri kullanan ve onları oda sıcaklığında gaz olan propilen ve izobutilene dönüştüren bir yöntem buldular. Bu gazlar daha sonra yeni plastiklere dönüştürülebilir.
“Polipropilen ve polietilen, karışık atık akışında birbirinden ayrılması en zor ve pahalı plastikler arasında olduğundan, [a recycling] süreç her iki poliolefin için de geçerlidir” dedi araştırma ekibi. çalışmak Yakın zamanda Science’da yayınlandı.
Onu Kırmak
Ekibin kullandığı geri dönüşüm işlemi, olefin polimer zincirlerini küçük moleküllerine parçalayan bir katalizöre dayanan izomerleştirici etenoliz olarak biliniyor. Polietilen ve polipropilen bağları kimyasal reaksiyonlara karşı oldukça dirençlidir çünkü bu poliolefinlerin her ikisi de uzun tekli karbon-karbon bağ zincirlerine sahiptir. Çoğu polimer, kırılması çok daha kolay olan en az bir karbon-karbon çift bağına sahiptir.
Aynı araştırmacılar tarafından izomerleştirici etenoliz daha önce denenmiş olsa da önceki katalizörler, plastiğin tamamını gaza dönüştürecek kadar uzun süre saf kalmayan pahalı metallerdi. Reaksiyon için gereken yüksek sıcaklıklar maliyeti biraz artırsa da, alümina üzerinde sodyum ve ardından silika üzerinde tungsten oksit kullanılması çok daha ekonomik ve etkili oldu.
Her iki plastikte de alümina üzerindeki sodyuma maruz kalma, her polimer zincirini daha kısa polimer zincirlerine böldü ve uçlarda kırılabilir karbon-karbon çift bağları oluşturdu. Zincirler defalarca kırılmaya devam etti. Her ikisi de daha sonra olefin metatezi olarak bilinen ikinci bir süreçten geçti. Silika üzerindeki tungsten oksitle tanıştırılırken reaksiyon odasına akan bir etilen gazı akışına maruz bırakıldılar, bu da karbon-karbon bağlarının kırılmasına neden oldu.
Reaksiyon, polietilen ve polipropilendeki tüm karbon-karbon bağlarını kırar ve bu bağların kırılması sırasında serbest kalan karbon atomları etilen moleküllerine bağlanır. Araştırmanın yazarlarından araştırmacı RJ Conk, Ars Technica’ya şöyle konuştu: “Etilen, bir yardımcı reaksiyona giren madde olduğu için bu reaksiyon için kritik öneme sahiptir.” “Kırık bağlantılar daha sonra etilen ile reaksiyona giriyor ve bu da zincirdeki bağlantıları ortadan kaldırıyor. Etilen olmadan reaksiyon gerçekleşemez.”
Polietilen tamamen propilene ve polipropilen bir propilen ve izobütilen karışımına dönüştürülene kadar zincirin tamamı katalize edilir.
Bu yöntemin seçiciliği yüksektir; bu, istenen ürünün büyük bir miktarını ürettiği anlamına gelir: polietilenden türetilen propilen ve polipropilenden türetilen hem propilen hem de izobütilen. Bu kimyasalların her ikisi de yüksek talep görmektedir; propilen kimya endüstrisi için önemli bir hammaddedir; izobütilen ise sentetik kauçuk ve benzin katkı maddesi dahil olmak üzere birçok farklı polimerde sıklıkla kullanılan bir monomerdir.
Karıştırmak
Plastikler genellikle geri dönüşüm merkezlerinde karıştırıldığı için araştırmacılar, polipropilen ve polietilenin birlikte izomerleştirici etenolize tabi tutulması durumunda ne olacağını görmek istediler. Reaksiyon başarılı oldu ve karışım, izobutilenden biraz daha fazla propilen içeren propilen ve izobutilene dönüştürüldü.
Karışımlar ayrıca tipik olarak ilave plastik formundaki kirletici maddeleri de içerir. Ekip ayrıca kirletici maddeler varsa reaksiyonun hala işe yarayıp yaramayacağını görmek istedi. Her ikisi de polipropilen ve polietilenin yanı sıra diğer polimerlerin izlerini içeren, santrifüj ve ekmek torbası da dahil olmak üzere aksi takdirde atılacak olan plastik nesnelerle deneyler yaptılar. Reaksiyon, poliolefinlerin katkısız versiyonlarıyla elde edilenden yalnızca biraz daha az propilen ve izobutilen verdi.
Başka bir test, bunun bir fark yaratıp yaratmayacağını görmek için PET ve PVC gibi farklı plastiklerin polipropilen ve polietilene dahil edilmesini içeriyordu. Bunlar verimi önemli ölçüde düşürdü. Eğer bu yaklaşım başarılı olacaksa, geri dönüştürülmeden önce polipropilen ve polietilen ürünlerden en ufak kirletici izleri hariç tümünün çıkarılması gerekecektir.
Bu geri dönüşüm yöntemi tonlarca atığı önleyebilecekmiş gibi görünse de bunun gerçekleşmesi için ölçeğin çok büyük oranda arttırılması gerekecek. Araştırma ekibi deneyin ölçeğini arttırdığında aynı verimi elde etti ve bu da gelecek için umut verici görünüyor. Yine de bunun plastik atıklarımızda bir etki yaratması için önemli bir altyapı inşa etmemiz gerekecek.
“Açıklanan çalışmanın … için pratik yöntemlere yol açacağını umuyoruz… [producing] yeni polimerler” dedi araştırmacılar aynı şekilde çalışmak. “Bunu yaparak, fosil karbon kaynaklarından başlayarak bu temel ticari kimyasalların üretimine olan talep ve buna bağlı sera gazı emisyonları büyük ölçüde azaltılabilir.”
Bu hikaye ilk olarak şu tarihte ortaya çıktı: Ars Teknik.