Według badania z 2020 r. Stany Zjednoczone produkują więcej odpadów z tworzyw sztucznych niż jakikolwiek inny kraj – około 46,3 miliona ton – czyli 287 funtów na osobę rocznie.
9% stopa odzysku w tym kraju nigdy nie nadąży.Dlaczego jest tak niski?Dzisiejsze właściwości chemiczne tworzyw sztucznych sprawiają, że ich recykling jest najtrudniejszy.Nawet topliwe tworzywa termoplastyczne słabną z każdym ponownym użyciem.Prowadzi to do prawdziwej przeszkody w recyklingu - gospodarki.Po prostu brak zachęty do zysku.
Ale teraz zespół chemików z University of North Carolina w Chapel Hill odwrócił tę sytuację.Znaleźli sposób na rozkład plastiku i uczynienie nowego materiału mocniejszym i mocniejszym niż wcześniej – co oznacza, że może być bardziej wartościowy.
„Nasze podejście postrzega odpady z tworzyw sztucznych jako potencjalnie cenny zasób do produkcji nowych cząsteczek i materiałów” – powiedział Frank Leibfarth, adiunkt chemii w UNC School of Arts and Sciences „Mamy nadzieję, że ta metoda będzie promować ekonomiczny bodziec do recyklingu tworzyw sztucznych i naprawdę zamieniają odpady w skarb."
Erik Alexanian, profesor Leibfarth i UNC Chapel Hill, który specjalizuje się w syntezie chemicznej, opisali w czasopiśmie Science, jak zamknąć cykl recyklingu tworzyw sztucznych.
Wiązanie węglowodorowe jest jednym z najsilniejszych wiązań chemicznych w przyrodzie.Ich stabilność utrudnia przekształcenie produktów naturalnych w leki, a recykling komercyjnych tworzyw sztucznych jest trudny.
Jednak modyfikując wspólne wiązania węglowodorowe w polimerach, czyli podstawowe składniki nowoczesnych tworzyw sztucznych stosowanych w torebkach na żywność, butelkach i butelkach na wodę, opakowaniach żywności, częściach samochodowych i zabawkach, można wydłużyć żywotność polimerów poza tworzywa jednorazowe.
Z pomocą nowo odkrytego odczynnika, który może oddzielać atomy wodoru od związków leków i polimerów, chemicy UNC mogą tworzyć nowe wiązania tam, gdzie wcześniej sądzono, że nie reagują.
„Wszechstronność naszej metody polega na tym, że może ona osiągnąć wiele cennych konwersji wiązań węglowodorowych na tak szerokiej gamie ważnych związków” – powiedział Alexanian.
Zamień odpady w skarb
Grupa Leibfarth w Karolinie koncentruje się na projektowaniu inteligentniejszych, bardziej praktycznych i bardziej zrównoważonych polimerów.
Przy wsparciu współpracy w zakresie polityki NC zespół opracował superchłonny polimer, który może usuwać niebezpieczne chemikalia z wody pitnej.
Naukowcy przewidują wykorzystanie tego innowacyjnego podejścia do przekształcania trudnych do recyklingu odpadów z tworzyw sztucznych w polimery o wysokiej wartości.
Zaczynają od plastikowych opakowań piankowych używanych do ochrony produktów elektronicznych podczas transportu, w przeciwnym razie ostatecznie zostaną zakopane.Próbka do baniek pokonsumpcyjnych jest dostarczana przez High Cube LLC, firmę recyklingową z Durham w Północnej Karolinie.Pianka wykonana jest z tworzywa sztucznego o niskiej gęstości, zwanego komercyjną poliolefiną.
Poprzez selektywną ekstrakcję atomów wodoru z poliolefin chemicy wymyślili sposób na wydłużenie żywotności jednorazowych tworzyw sztucznych do postaci wysokowartościowego tworzywa zwanego jonomerem.Popularnym jonomerem jest Surlyn firmy Dow, który jest preferowanym materiałem do różnych opakowań żywności.
Większość tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu jest „degradowana i poddawana recyklingowi” w produkty o niższej jakości, takie jak dywany lub odzież poliestrowa, które nadal mogą trafić na wysypiska śmieci.Jeśli żółwie mylą plastik morski z pożywieniem, plastik wyrzucany w drogach wodnych może zagrażać życiu morskiemu.
Ale jeśli tę substancję chemiczną można wielokrotnie nakładać na polimery, aby pomóc w ich ciągłym recyklingu, „może to zmienić sposób, w jaki patrzymy na tworzywa sztuczne” – powiedział Leibfarth.
Badania naukowe ASC pozwalają studentom zanurzyć się w oryginalnych kursach badań naukowych, systemie programów nauczania i zaawansowaniu akademickim amerykańskich uniwersytetów oraz zapewniają formy projektów o różnym stopniu trudności w zależności od poziomu akademickiego i umiejętności studentów, aby pomóc uczniom uzyskać zaawansowany awans szansa, która spełnia odpowiedni poziom umiejętności.
