وفقًا لدراسة أجريت عام 2020 ، تنتج الولايات المتحدة نفايات بلاستيكية أكثر من أي دولة أخرى - حوالي 46.3 مليون طن - أو 287 رطلاً للفرد سنويًا.
معدل التعافي البالغ 9٪ في البلاد لن يستمر أبدًا.لماذا هو منخفض جدا؟تجعل الخواص الكيميائية للبلاستيك اليوم من أصعب عملية إعادة تدويرها.حتى اللدائن الحرارية القابلة للذوبان تضعف مع كل إعادة استخدام.هذا يؤدي إلى العقبة الحقيقية لإعادة التدوير - الاقتصاد.فقط لا يوجد حافز ربح.
لكن الآن ، قام فريق من الكيميائيين في جامعة نورث كارولينا في تشابل هيل بعكس الموقف.لقد وجدوا طريقة لتحلل البلاستيك وجعل مادة جديدة أقوى وأقوى من ذي قبل - مما يعني أنها قد تكون أكثر قيمة.
قال فرانك ليبفارث ، أستاذ الكيمياء المساعد في كلية الفنون والعلوم بجامعة كارولينا الشمالية: "يرى نهجنا النفايات البلاستيكية كمورد ذي قيمة محتملة لإنتاج جزيئات ومواد جديدة ، ونأمل أن تعزز هذه الطريقة الحافز الاقتصادي لإعادة التدوير البلاستيك وتحويل النفايات حقًا إلى كنز ".
وصف إريك أليكسانيان ، الأستاذ ليبفارث وجامعة الأمم المتحدة تشابل هيل ، المتخصص في التركيب الكيميائي ، في مجلة Science كيفية إغلاق دورة إعادة تدوير البلاستيك.
الرابطة الهيدروكربونية هي واحدة من أقوى الروابط الكيميائية في الطبيعة.يجعل استقرارها من الصعب تحويل المنتجات الطبيعية إلى أدوية ، ومن الصعب إعادة تدوير المواد البلاستيكية التجارية.
ومع ذلك ، من خلال تعديل الروابط الهيدروكربونية الشائعة في البوليمرات ، أي المكونات الأساسية للبلاستيك الحديث المستخدم في أكياس الطعام ، وزجاجات المياه وزجاجات المياه ، وتغليف المواد الغذائية ، وقطع غيار السيارات ولعب الأطفال ، يمكن إطالة عمر البوليمرات إلى ما بعد البلاستيك القابل للتصرف.
بمساعدة كاشف تم اكتشافه حديثًا يمكنه تقشير ذرات الهيدروجين من المركبات الدوائية والبوليمرات ، يمكن للكيميائيين في UNC تكوين روابط جديدة حيث كان يُعتقد سابقًا أنها لا تتفاعل.
قال أليكسانيان: "إن تعدد استخدامات طريقتنا هو أنه يمكن أن يحقق العديد من تحويلات السندات الهيدروكربونية القيمة على مثل هذا النطاق الواسع من المركبات المهمة".
تحويل النفايات إلى كنز
تركز مجموعة Leibfarth في كارولينا على تصميم بوليمرات أكثر ذكاءً وعملية واستدامة.
بدعم من التعاون في سياسة NC ، طور الفريق بوليمرًا فائق الامتصاص يمكنه إزالة المواد الكيميائية الخطرة من مياه الشرب.
يتصور الباحثون استخدام هذا النهج المبتكر للمساعدة في تحويل النفايات البلاستيكية الصعبة إلى بوليمرات عالية القيمة.
يبدأون بعبوات رغوية بلاستيكية تستخدم لحماية المنتجات الإلكترونية أثناء النقل ، وإلا فسيتم دفنها في النهاية.يتم توفير عينة فقاعات ما بعد الاستهلاك من قبل شركة High Cube LLC ، وهي شركة إعادة تدوير في دورهام بولاية نورث كارولينا.الرغوة مصنوعة من مواد بلاستيكية منخفضة الكثافة تسمى البولي أوليفين التجاري.
من خلال الاستخراج الانتقائي لذرات الهيدروجين من البولي أوليفينات ، توصل الكيميائيون إلى طريقة لإطالة عمر خدمة البلاستيك القابل للتصرف إلى بلاستيك عالي القيمة يسمى أيونومر.شارد شائع هو Dow's Surlyn ، وهو المادة المفضلة لتغليف المواد الغذائية المختلفة.
يتم "تحلل وإعادة تدوير معظم المواد البلاستيكية المعاد تدويرها" إلى منتجات ذات جودة أقل ، مثل السجاد أو الملابس المصنوعة من البوليستر ، والتي قد ينتهي بها المطاف في مدافن النفايات.إذا اعتقدت السلاحف خطأً أن البلاستيك البحري هو طعام ، فإن البلاستيك الذي يتم التخلص منه في المجاري المائية يمكن أن يعرض الحياة البحرية للخطر.
ولكن إذا كان من الممكن تطبيق المادة الكيميائية بشكل متكرر على البوليمرات للمساعدة في إعادة تدويرها مرارًا وتكرارًا ، "فقد تغير الطريقة التي ننظر بها إلى البلاستيك" ، على حد قول ليبفارث.
يقود البحث العلمي في ASC الطلاب إلى الانغماس في دورات البحث العلمي الأصلية ونظام المناهج والتقدم الأكاديمي للجامعات الأمريكية ، ويوفر نماذج مشاريع بدرجات صعوبة مختلفة وفقًا للمستوى الأكاديمي للطلاب وقدرتهم ، وذلك لمساعدة الطلاب في الحصول على ترقية متقدمة الفرصة التي تلبي مستوى القدرة المقابل.
