Ερευνητές εξηγούν το ελάττωμα στο σχεδιασμό που εμποδίζει την ανακύκλωση των πλαστικών

Disclaimer: Απαγορεύεται η αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, ολική, μερική ή περιληπτική ή κατά παράφραση ή διασκευή ή απόδοση του περιεχομένου του παρόντος διαδικτυακού τόπου με οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς αναφορά στο RAWMATHUB.GR (με ενεργό link) ή χωρίς την προηγούμενη γραπτή άδεια του RAWMATHUB.GR. 

Ωστόσο, μια ομάδα ερευνητών με εξειδίκευση στην επιστήμη των υλικών, έχει αναπτύξει νέα μέθοδο για την παραγωγή και αποδόμηση πολυμερών που θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο εύκολα ανακυκλώσιμα πλαστικά, τα οποία δεν θα απαιτούν από τον καταναλωτή τη λεπτομερή ταξινόμηση όλων των προς ανακύκλωση πλαστικών που θέλει να απορρίψει.

Στον αιώνα που πέρασε από τη δημιουργία των πρώτων ευρέως διαθέσιμων πλαστικών, οι άνθρωποι έχουν κατανοήσει τις τεράστιες επιπτώσεις τους -ευεργετικές αλλά και επιζήμιες- στις ανθρώπινες ζωές και στο περιβάλλον. Η συγκεκριμένη ομάδα επιστημόνων έχει επικεντρώσει την έρευνα της στην επινόηση βιώσιμων λύσεων για προβλήματα του πραγματικού κόσμου, και ξεκίνησε να αντιμετωπίζει το ζήτημα των πλαστικών, επανεξετάζοντας τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται τα πολυμερή και κατασκευάζοντας πλαστικά με δυνατότητα ανακύκλωσης.

Καθημερινά είδη, όπως κανάτες, σακούλες παντοπωλείου, δοχεία τροφίμων, ακόμη και σχοινιά, κατασκευάζονται από μια κατηγορία πολυμερών που ονομάζονται πολυολεφίνες. Οι πολυολεφίνες συνθέτουν περίπου τα μισά πλαστικά προϊόντα που παράγονται και διατίθενται κάθε χρόνο.

Αυτά τα πολυμερή χρησιμοποιούνται σε πλαστικά που συνήθως επισημαίνονται ως HDPE, LLDPE ή PP, ή με τους κωδικούς ανακύκλωσής τους #2, #4 και #5, αντίστοιχα και είναι εξαιρετικά ανθεκτικά επειδή οι χημικοί δεσμοί που τα απαρτίζουν είναι εξαιρετικά σταθεροί. Αλλά σε έναν κόσμο που έχει συνηθίσει στην κατανάλωση μίας χρήσης, αυτό δεν είναι πλέον σχεδιαστικό χαρακτηριστικό αλλά μάλλον σχεδιαστικό ελάττωμα.

Φανταστείτε αν τα μισά από τα πλαστικά που χρησιμοποιούνται σήμερα ήταν ανακυκλώσιμα με διπλάσιο ρυθμο από ό,τι τώρα. Αν και αυτό δεν θα έφτανε το ποσοστό ανακύκλωσης στο 100%, ένα άλμα από τα μονοψήφια ποσοστά - επί του παρόντος περίπου 9% - σε διψήφιο ποσοστό θα επέφερε σημαντικές αλλαγές στις ποσότητες των πλαστικών που παράγονται, στα πλαστικά που συσσωρεύονται στο περιβάλλον και στη δυνατότητα για ανακύκλωση και επαναχρησιμοποίηση.

Ακόμη και τα πλαστικά που φτάνουν σε μια εγκατάσταση ανακύκλωσης δεν μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν με τον ίδιο ακριβώς τρόπο που χρησιμοποιούνταν πριν. Η διαδικασία της ανακύκλωσης υποβαθμίζει το υλικό, οπότε χάνει τη χρησιμότητα και την αξία του. Η συμβατική ανακύκλωση απαιτεί προσεκτική διαλογή όλων των συλλεγόμενων υλικών, κάτι το οποίο μπορεί να είναι αρκετά δύσκολο με τόσα πολλά διαφορετικά πλαστικά. Στις ΗΠΑ, η συλλογή γίνεται κυρίως μέσω ανακύκλωσης ενιαίας ροής, δηλαδή τα πάντα -μεταλλικά κουτιά, γυάλινα μπουκάλια, χαρτόκουτα και πλαστικά κύπελλα- καταλήγουν στον ίδιο κάδο. Ο διαχωρισμός του χαρτιού από το μέταλλο δεν απαιτεί πολύπλοκη τεχνολογία, αλλά η ταξινόμηση ενός δοχείου πολυπροπυλενίου από μια κανάτα γάλακτος από πολυαιθυλένιο είναι δύσκολο να γίνει χωρίς λάθη.

Όταν δύο διαφορετικά πλαστικά αναμειγνύονται μεταξύ τους κατά την ανακύκλωση, οι χρήσιμες ιδιότητες τους μειώνονται σε τεράστιο βαθμό, καθιστώντας τα άχρηστα.

Αλλά ας πούμε ότι μπορείτε να ανακυκλώσετε ένα από αυτά τα πλαστικά με διαφορετική μέθοδο, ώστε να μην καταλήξει να μολύνει το ρεύμα ανακύκλωσης. Όταν η ομάδα ανάμιξε δείγματα πολυπροπυλενίου με ένα πολυμερές που παρήγαγαν, το πολυμερές ήταν ακόμα σε θέση να αποπολυμερίζεται -ουσιαστικά να διασπάται-  και να είναι δυνατή η ανάκτηση των δομικών στοιχείων του, χωρίς να επηρεάζεται χημικά το πολυπροπυλένιο. Αυτό έδειξε ότι ένα μολυσμένο ρεύμα πλαστικών αποβλήτων μπορούσε ακόμα να ανακτήσει την αξία του και το υλικό σε αυτό θα μπορούσε να συνεχίσει να ανακυκλώνεται, είτε μηχανικά ή χημικά.

Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε τον Οκτώβριο του 2023, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια σειρά πολυμερών με μόνο δύο απλά δομικά στοιχεία -ένα μαλακό πολυμερές και ένα σκληρό πολυμερές- που μιμούνταν τις πολυολεφίνες, αλλά θα μπορούσαν επίσης να ανακυκλωθούν χημικά.

Η σύνδεση δύο διαφορετικών πολυμερών μεταξύ τους πολλές φορές μέχρι να σχηματίσουν ένα ενιαίο, μακρύ μόριο, δημιουργεί αυτό που ονομάζεται πολυμερές πολλαπλών μπλοκ. Προσαρμόζοντας την ποσότητα του κάθε τύπου πολυμερούς που καταλήγει στο πολυμερές πολυμπλοκ, η ομάδα δημιούργησε ένα ευρύ φάσμα υλικών με ιδιότητες που εκτείνονται σε όλους τους τύπους πολυολεφινών. Ωστόσο, η δημιουργία αυτών των πολυμερών πολλαπλών μπλοκ είναι πιο εύκολο να περιγραφεί, παρά να γίνει.

Για να συνδέσουν αυτά τα σκληρά και μαλακά πολυμερή, οι ερευνητές προσάρμοσαν μια τεχνική που προηγουμένως είχε χρησιμοποιηθεί μόνο σε πολύ μικρά μόρια. Αυτή η μέθοδος είναι καλύτερη σε σχέση με τις παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής πολυμερών, αν και οι αντιδραστικές ομάδες στο άκρο των μορίων πρέπει να αντιστοιχιστούν ακριβώς.

Στη παραλλαγή της μεθόδου που χρησιμοποιήθηκε από την ερευνητική ομάδα, οι αντιδραστικές ομάδες είναι πλέον ίδιες μεταξύ τους, που σημαίνει ότι δε χρειαζόταν το ακριβές «ζευγάρωμα» των άκρων κάθε δομικού στοιχείου για να παραχθούν πολυμερή που μπορούν να ανταγωνιστούν τις πολυολεφίνες που ήδη χρησιμοποιούμε. Χρησιμοποιώντας την ίδια στρατηγική, που εφαρμόζεται και αντίστροφα, με την προσθήκη υδρογόνου, θα μπορούσαμε να αποδομήσουμε τα πολυμερή στα δομικά στοιχεία τους και να τα διαχωρίσουμε εύκολα για να τα χρησιμοποιήσουμε ξανά. 

Με τον σχεδόν διπλασιασμό της ετήσιας κατανάλωσης πλαστικού έως το 2050, η πολυπλοκότητα και η ποσότητα της ανακύκλωσης πλαστικών θα αυξηθούν. Συνεπώς, η δυνατότητα ανακύκλωσης και επαναχρησιμοποίησης είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη όταν σχεδιάζονται νέα υλικά και προϊόντα.

Η χρήση μόνο δύο δομικών στοιχείων για την κατασκευή πλαστικών που έχουν μια τεράστια ποικιλία ιδιοτήτων, μπορεί να βοηθήσει πολύ στη μείωση και τον εξορθολογισμό του αριθμού των διαφορετικών πλαστικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των προϊόντων που χρειαζόμαστε. Αντί να χρειαζόμαστε ένα πλαστικό για να κάνουμε κάτι εύκαμπτο, ένα άλλο για κάτι άκαμπτο και ένα τρίτο, τέταρτο και πέμπτο για άλλες ιδιότητες, θα μπορούσαμε να ελέγξουμε τη συμπεριφορά των πλαστικών αλλάζοντας απλώς πόσο από κάθε δομικό στοιχείο υπάρχει εκεί.

Αν και βρισκόμαστε ακόμη στη διαδικασία διερεύνησης ορισμένων μεγάλων ερωτημάτων σχετικά με αυτά τα πολυμερή, είναι πιθανό ότι αυτή η επιστημονική μελέτη είναι ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση για πιο βιώσιμα πλαστικά.

Με πληροφορίες από fastcompany.com

ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ - ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΣΥΝΤΑΚΤΙΚΗ ΟΜΑΔΑ RAWMATHUB.GR