Një ekip kimistësh ka prezantuar së fundmi një qasje jo toksike, miqësore me mjedisin, pa tretës për riciklimin e plastikës duke përdorur lagështinë që gjendet në ajrin e ambientit.

Në një studim të botuar në revistën Green Chemistry, ekspertët përshkruajnë se si një katalizator me kosto të ulët ndan lidhjet në polietilen tereftalat (PET) plastika më e zakonshme e poliestrës.

Pas kësaj, plastika e fragmentuar ekspozohet ndaj ajrit të zakonshëm, duke e kthyer atë në monomere që mund të rindërtohen në produkte të reja PET ose materiale me vlerë më të lartë. Gjetjet e ekipit rrisin potencialin për një rrugë më ekonomike dhe më të qëndrueshme drejt krijimit të një ekonomie rrethore për plastikën.

Yosi Kratish është një asistent profesor i kimisë në Kolegjin Weinberg të Arteve dhe Shkencave në Universitetin Northwestern.

“SHBA është ndotësi numër një i plastikës për frymë, dhe ne riciklojmë vetëm 5% të këtyre plastikës. Ekziston një nevojë urgjente për teknologji më të mira që mund të përpunojnë lloje të ndryshme mbetjesh plastike”, tha Kratish.

"Shumica e teknologjive që ne kemi sot shkrijnë shishet plastike dhe i zvogëlojnë ato në produkte me cilësi më të ulët."

Përdorimi i lagështisë për riciklimin e plastikës

Sipas Kratish, ajo që është veçanërisht emocionuese në lidhje me hulumtimin është se ekipi përdori lagështinë nga ajri për të shkatërruar plastikën, duke arritur një proces jashtëzakonisht të pastër dhe selektiv.

"Duke rikuperuar monomerët, të cilët janë blloqet bazë të ndërtimit të PET, ne mund t'i riciklojmë ose madje t'i riciklojmë ato në materiale më të vlefshme."

Naveen Malik, autori i parë i gazetës, vuri në dukje se studimi ofron një zgjidhje të qëndrueshme dhe efikase për një nga sfidat më urgjente mjedisore në botë, mbetjet plastike.

“Ndryshe nga metodat tradicionale të riciklimit, të cilat shpesh prodhojnë nënprodukte të dëmshme si kripërat e mbeturinave dhe kërkojnë inpute të konsiderueshme energjie ose kimike, qasja jonë përdor një proces pa tretës që mbështetet në gjurmët e lagështisë nga ajri i ambientit. Kjo e bën atë jo vetëm miqësore me mjedisin, por edhe shumë praktike për aplikimet në botën reale", tha Malik.

Kratish bashkë-drejtoi studimin me Tobin J. Marks, një profesor i gjatë i kimisë në Weinberg dhe një profesor i shkencës dhe inxhinierisë së materialeve në Shkollën e Inxhinierisë McCormick të Northwestern.

Nevoja kritike për zgjidhje plastike

Plastika PET, e përdorur zakonisht në artikuj të tillë si ambalazhet e ushqimit dhe shishet e pijeve, përbëjnë afërsisht 12% të të gjithë plastikës në nivel global.

Këmbëngulja e tyre në mjedis nënvizon një dilemë të madhe: PET është rezistent ndaj dekompozimit dhe për këtë arsye mund të përfundojë në deponi, të fragmentohet në mikroplastikë ose nanoplastikë që depërtojnë në burimet e ujit ose grumbullohen në mjedisin natyror.

Shkencëtarët në mbarë botën po kërkojnë qasje të reja për të menaxhuar ose ricikluar plastikën, por proceset ekzistuese shpesh përdorin kushte të vështira, temperatura ekstreme, kërkesa të larta energjie, tretës të fortë, që gjenerojnë nënprodukte toksike.

Katalizatorët e kërkuar mund të jenë gjithashtu të shtrenjtë ose të rrezikshëm, duke komplikuar problemet e mbetjeve. Për më tepër, pasi të përfundojë reagimi i riciklimit, studiuesit përballen me një punë të vështirë për të nxjerrë materiale të dobishme nga tretësit e mbetur, duke shtuar koston dhe kompleksitetin.

Metoda pa tretës për riciklim 

Në punën e mëparshme, grupi i Marksit në Northwestern filloi metodat katalitike që funksionojnë pa tretës. Ky dokument i ri bazohet në atë arritje, duke përdorur edhe një herë një qasje reagimi pa tretës.

"Përdorimi i tretësve ka shumë disavantazhe", tha Kratish. “Mund të jenë të shtrenjta dhe ju duhet t'i ngrohni deri në temperatura të larta. Më pas, pas reagimit, ju mbetet një supë me materiale që duhet të renditni për të rikuperuar monomeret.

“Në vend të përdorimit të tretësve, ne përdorëm avujt e ujit nga ajri. Është një mënyrë shumë më elegante për të trajtuar çështjet e riciklimit të plastikës.”

Kimi e thjeshtë për të ricikluar plastikën

Për të testuar këtë proces të ri, ekipi kombinoi PET me një katalizator molibdeni me kosto të ulët, jo toksik plus karbon të aktivizuar, më pas e ngrohi përzierjen. Nëpërmjet këtij hapi, molekulat e mëdha të PET filluan të shpërbëheshin.

Më pas, shkencëtarët futën plastikën e fragmentuar në ajrin e ambientit, i cili përmban nivele minimale të avullit të ujit, duke shkaktuar një shndërrim të mbetjeve plastike në monomere të njohur si acidi tereftalik (TPA) pararendësi i vlefshëm për prodhimin e poliesterëve të rinj.

Procesi dha vetëm një nënprodukt, acetaldehid, i cili konsiderohet relativisht i thjeshtë për t'u hequr në kontekstet industriale.

"Ajri përmban një sasi të konsiderueshme lagështie, duke e bërë atë një burim të disponueshëm dhe të qëndrueshëm për reaksionet kimike", vuri në dukje Malik.

“Mesatarisht, edhe në kushte relativisht të thata, atmosfera mban rreth 10,000 deri në 15,000 kilometra kub ujë. Shfrytëzimi i lagështisë së ajrit na lejon të eliminojmë tretësit me shumicë, të reduktojmë hyrjen e energjisë dhe të shmangim përdorimin e kimikateve agresive, duke e bërë procesin më të pastër dhe më miqësor ndaj mjedisit.

Provimi i teknologjisë së riciklimit

Në provat paraprake, 94% e TPA u rikuperua në vetëm katër orë, duke demonstruar shpejtësi dhe efikasitet. Katalizatori u tregua i fortë dhe i ripërdorshëm, duke e bërë atë një zgjedhje praktike për aplikime në shkallë të gjerë.

Për shkak se teknika zbërthen në mënyrë selektive vetëm plastika poliester, llojet e tjera të ndotësve plastikë ose jo-plastikë në një grup të përzier anashkalohen në mënyrë efektive.

Kur u testua në shishe plastike, këmisha dhe mbetje plastike të përziera, procesi funksionoi po aq mirë, madje duke eliminuar ngjyrat në mënyrë që TPA-ja e rikuperuar doli pa ngjyrë.

Rritja e metodës së re

Lëvizja tjetër e shkencëtarëve përfshin shkallëzimin e metodës për të përmbushur kërkesën industriale dhe për të trajtuar ngarkesa më të mëdha të plastikës së hedhur.

Duke optimizuar faktorë të tillë si koha e reagimit, përqendrimi i katalizatorit dhe temperatura, ata shpresojnë të krijojnë një zgjidhje ekonomike për shndërrimin e mbetjeve plastike në blloqe ndërtimi që më pas mund të shndërrohen në produkte të reja.

“Teknologjia jonë ka potencialin të reduktojë ndjeshëm ndotjen plastike, të ulë gjurmën mjedisore të plastikës dhe të kontribuojë në një ekonomi rrethore ku materialet ripërdoren në vend që të hidhen”, tha Malik.

“Është një hap i prekshëm drejt një të ardhmeje më të pastër, më të gjelbër dhe tregon se si kimia inovative mund të adresojë sfidat globale në një mënyrë që përputhet me natyrën.”

/Motilokal.com