Μια νέα μελέτη από το University of Colorado Boulder τεκμηριώνει πώς ένα ανθεκτικό πλαστικό μπορεί να διασπαστεί και να επανακατασκευάζεται συνεχώς χωρίς να χάνει τις επιθυμητές φυσικές του ιδιότητες. Μια μέρα στο όχι και τόσο μακρινό μέλλον, τα πλαστικά στους δορυφόρους, τα αυτοκίνητα και τις ηλεκτρονικές συσκευές, μπορεί να είναι διαρκώς επαναχρησιμοποιήσιμα.
Η έρευνα, η οποία δημοσιεύτηκε στο Nature Chemistry, περιγράφει λεπτομερώς πώς μια κατηγορία ανθεκτικών πλαστικών, που χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική και τη μικροηλεκτρονική βιομηχανία, μπορούν να διασπαστούν χημικά στα πιο βασικά δομικά στοιχεία τους και στη συνέχεια να σχηματίσουν ξανά το ίδιο υλικό.
Αυτό αποτελεί ένα σημαντικό βήμα στην ανάπτυξη επισκευάσιμων και πλήρως ανακυκλώσιμων πολυμερών δικτυακής δομής (network polymers), ενός ιδιαίτερα απαιτητικού υλικού όσον αφορά στην ανακύκλωση του, καθώς έχει σχεδιαστεί για να διατηρεί το σχήμα και την ακεραιότητά του σε υπερβολικές θερμοκρασίες και άλλες ακραίες συνθήκες. Η μελέτη τεκμηριώνει πώς αυτός ο τύπος πλαστικού μπορεί να διασπάται και να επαναδιαμορφώνεται διαρκώς, χωρίς να χάνει τις επιθυμητές φυσικές του ιδιότητες.
«Προσπαθούμε να σκεφτούμε δημιουργικά με σκοπό να εντοπίσουμε διαφορετικούς τρόπους διάσπασης των χημικών δεσμών. Οι χημικές μας μέθοδοι μπορούν να βοηθήσουν στη δημιουργία νέων τεχνολογιών και νέων υλικών, καθώς και να χρησιμοποιηθούν για να βοηθήσουν στην άμβλυνση του περιβαλλοντικού προβλήματος που σχετίζεται με την αυξανόμενη χρήση πλαστικών», δήλωσε ο Wei Zhang, βασικός συγγραφέας της μελέτης και πρόεδρος του τμήματος Χημείας στο Πανεπιστήμιο Colorado Boulder.
Τα αποτελέσματά της μελέτης υποδηλώνουν επίσης ότι η επανεξέταση των χημικών δομών άλλων πλαστικών υλικών θα μπορούσε να οδηγήσει σε παρόμοιες ανακαλύψεις για τον τρόπο που μπορεί να επιτευχθεί η πλήρης διάσπαση και ο επανασχηματισμός των χημικών τους δεσμών, επιτρέποντας την κυκλική παραγωγή περισσότερων πλαστικών υλικών στην καθημερινή μας ζωή.
Στα μέσα του 20ου αιώνα, τα πλαστικά υιοθετήθηκαν παντού, σχεδόν σε κάθε βιομηχανία και δραστηριότητα της καθημερινότητας, καθώς είναι άμεσα διαθέσιμα, εξαιρετικά λειτουργικά και φθηνά. Όμως, μισό αιώνα αργότερα, μετά από μίας φάση εκθετικής ζήτησης και αντίστοιχης παραγωγής, τα πλαστικά αποτελούν σημαντικό πρόβλημα για το μέλλον του πλανήτη και των ανθρώπων. Η παραγωγή πλαστικών απαιτεί μεγάλες ποσότητες πετρελαίου και καύση ορυκτών καυσίμων. Τα πλαστικά μιας χρήσης δημιουργούν εκατοντάδες εκατομμύρια τόνους αποβλήτων κάθε χρόνο, τα οποία καταλήγουν σε χωματερές, ωκεανούς ακόμα και στο σώμα μας, με τη μορφή μικροπλαστικών.
Η ανακύκλωση, επομένως, είναι το κλειδί για τη μείωση της ρύπανσης λόγω των πλαστικών και των σχετικών εκπομπών που προέρχονται από την καύση των ορυκτών καυσίμων. Οι συμβατικές μέθοδοι ανακύκλωσης διασπούν μηχανικά τα πολυμερή σε σκόνες, τα καίνε ή χρησιμοποιούν βακτηριακά ένζυμα για τη διάλυσή τους. Ο στόχος είναι να παραχθούν μικρότερα κομμάτια που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κάτι άλλο. Σκεφτείτε παπούτσια κατασκευασμένα από ανακυκλωμένα ελαστικά ή ρούχα από ανακυκλωμένα πλαστικά μπουκάλια νερού. Δεν είναι πια το ίδιο υλικό, αλλά δεν καταλήγει σε χωματερή ή στον ωκεανό.
Τι θα γινόταν όμως αν μπορούσατε να ξαναφτιάξετε ένα νέο αντικείμενο από το ίδιο υλικό; Τι θα γινόταν αν η ανακύκλωση δεν πρόσφερε απλώς μια δεύτερη ζωή στα πλαστικά, αλλά τη δυνατότητα επαναλαμβανόμενης χρήσης;
Αυτό ακριβώς πέτυχαν ο Zhang και οι συνεργάτες του: ανέστρεψαν μια χημική μέθοδο και ανακάλυψαν ότι μπορούν να διασπάσουν και να σχηματίσουν νέους χημικούς δεσμούς σε ένα πολυμερές ιδιαίτερα υψηλής απόδοσης.
«Αυτό το είδος χημείας μπορεί επίσης να είναι δυναμικό, μπορεί να είναι αναστρέψιμό και οι δεσμοί στο πλαστικό υλικό μπορούν να αναμορφωθούν», είπε ο Zhang. «Σκεφτόμαστε έναν διαφορετικό τρόπο για να σχηματίσουμε την ίδια βάση υλικού, μόνο από διαφορετικά σημεία εκκίνησης».
Οι επιστήμονες το επιτυγχάνουν διασπώντας το πολυμερές σε ανεξάρτητα μονομερή, τα μόριά του, μια έννοια αναστρέψιμης ή δυναμικής χημείας. Αυτό που είναι ιδιαίτερα νέο σχετικά με αυτήν την προτεινόμενη μέθοδο είναι ότι όχι μόνο δημιούργησε μια νέα κατηγορία πολυμερών υλικών που είναι εύκολο να κατασκευαστούν, να διασπαστούν και να ξαναχτιστούν ξανά και ξανά, όπως τα Lego, αλλά η μέθοδος μπορεί να εφαρμοστεί σε υπάρχοντα, ιδιαίτερα δύσκολα να ανακυκλωθούν, πολυμερή. Αυτές οι νέες χημικές μέθοδοι είναι επίσης έτοιμες για εμπορευματοποίηση και μπορούν να εφαρμοστούν στην τρέχουσα βιομηχανική παραγωγή.
«Μπορεί πραγματικά να ωφελήσει τον μελλοντικό σχεδιασμό και την ανάπτυξη πλαστικών όχι μόνο για να δημιουργήσουμε νέα πολυμερή, αλλά είναι επίσης πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε πώς να μετατρέπουμε και να υποβάλλουμε σε απλή ή αναβαθμιστική ανακύκλωση ήδη υπάρχοντα πολυμερή. Χρησιμοποιώντας τη νέα μας προσέγγιση, μπορούμε να παρασκευάσουμε πολλά νέα υλικά, μερικά από τα οποία θα μπορούσαν να έχουν παρόμοιες ιδιότητες με τα πλαστικά στην καθημερινή μας ζωή», », είπε ο Zhang.
Αυτή η πρόοδος στην ανακύκλωση κλειστού βρόχου για πλαστικά είναι εμπνευσμένη από τον φυσικό κόσμο, καθώς τα φυτά, τα ζώα και οι άνθρωποι αποτελούν επί του παρόντος μέρος ενός κυκλικού συστήματος ανακύκλωσης σε πλανητικό επίπεδο. «Γιατί να μην μπορούμε να φτιάξουμε τα υλικά μας με τον ίδιο τρόπο;», αναρωτιέται ο Zhang.
Με πληροφορίες από sciencedaily.com
