Wraz z rosnącym obciążeniem Ziemi odpadami gumowymi i plastikowymi, potrzeba ograniczenia ilości odpadów i zanieczyszczeń poprzez recykling w obiegu zamkniętym (tj. recykling gumy i plastiku nadających się do recyklingu) staje się coraz pilniejsza.Niedawno zespół naukowców z Wydziału Chemii Uniwersytetu Princeton ogłosił odkrycie nowej molekuły, która może pomóc w odzyskiwaniu w pętli zamkniętej.
Podobno jest to nowa cząsteczka polibutadienu.Cząsteczka pochodzi z materiału znanego od ponad wieku i używanego do wytwarzania popularnych produktów, takich jak opony i buty.Wyniki badań zostały opublikowane w słynnym czasopiśmie naukowym Nature communications 25 tego miesiąca.
W szczególności doniesiono, że podczas procesu polimeryzacji cząsteczka zwana (1,n'-diwinylo) oligocyklobutanem jest połączona w powtarzającą się sekwencję kwadratową, która jest wcześniej niezrealizowaną mikrostrukturą, która może odwrócić lub zdepolimeryzować proces polimeryzacji.Innymi słowy, butadien można „skompresować” w nowy polimer;Polimer można następnie rozłożyć do oryginalnego monomeru do ponownego użycia.
W przeszłości depolimeryzację przeprowadzano za pomocą drogich niszowych lub specjalnych polimerów, które wymagały wielu etapów, ale powszechne surowce, takie jak polibutadien, nigdy nie były wykorzystywane do zakończenia depolimeryzacji.Polibutadien jest jednym z siedmiu głównych produktów petrochemicznych na świecie.Butadien jest rodzajem bogatego związku organicznego, który jest głównym produktem ubocznym rozwoju paliw kopalnych.Służy do produkcji wyrobów z gumy syntetycznej i tworzyw sztucznych.
„Użycie bardzo powszechnej substancji chemicznej, którą ludzie badali i polimeryzowali przez dziesięciolecia, aby wyprodukować nowy materiał, nie mówiąc już o tym, aby miał interesujące wrodzone właściwości, jest nie tylko nieoczekiwane, ale także naprawdę duży postęp” – powiedzieli naukowcy.
„Ludzie są dobrzy w wytwarzaniu butadienu. Kiedy można znaleźć inne przydatne zastosowania dla tej cząsteczki, jest to bardzo dobre, ponieważ mamy dużo tej cząsteczki”.Naukowcy dodali.
Zasada recyklingu
Przemysł chemiczny zwykle wykorzystuje niewielką liczbę komponentów do produkcji większości komercyjnych tworzyw sztucznych i gumy.Trzy podobne przykłady to etylen, propylen i butadien.Głównym wyzwaniem w recyklingu tych materiałów jest to, że często trzeba je łączyć, a następnie dodawać z innymi dodatkami w celu wytworzenia tworzyw sztucznych i gumy.Dodatki mogą zapewnić pożądane właściwości użytkowe, takie jak twardość powłoki pasty do zębów lub lekkość torby na zakupy.Jednak te „składniki” muszą zostać ponownie oddzielone w procesie odzyskiwania.
Jednak etapy chemiczne zaangażowane w proces separacji i inwestycje w energię wymagane do realizacji separacji powodują, że koszty odzyskiwania są wysokie, zwłaszcza w przypadku tworzyw sztucznych jednorazowego użytku.Plastik jest tani, lekki i łatwy w użyciu, ale jego konstrukcja nie uwzględnia utylizacji odpadów.Naukowcy stwierdzili, że jest to poważny i stale „śnieżny” problem, przed którym stoi świat.
Jako możliwą alternatywę, powyższe badania pokazują, że polimer butadienowy jest prawie równy monomerowi pod względem energii, co czyni go kandydatem na materiał do zamkniętego obiegu chemicznego.Naukowcy są podekscytowani perspektywą tego oligocyklobutanu i planują przeprowadzić bardziej dogłębne badania nad tym zrównoważonym i chemicznie przetwarzalnym materiałem.
