Проектиран е нов вид пластмаса, който може да бъде рециклиран безброй пъти без загуба на качеството му, съобщава ScienceAlert.
В един идеален свят пластмасата никога няма да отива еднопосочно към сметището - това е идея, която хората се стремят да реализират от десетилетия. За съжаление, някои пластмаси просто не могат да се рециклират толкова лесно, колкото други, което ограничава използването им в нови продукти. Но това може да се промени с въвеждането на един нов вид пластмаса.
Изследователите от Националната лаборатория „Лоурънс”в Бъркли (Berkeley Lab) към Министерството на енергетиката на САЩ (DOE) произвежда нов вид полимер, който, подобно на LEGO, може да бъде разграден и сглобен в различна форма, текстура и цвят, без да се наруши качеството му.
Новият материал се нарича "поли (дикетонамин)" или PDK (polydiketoenamine).
Кредит: Pixabay.
100% рециклируема пластмаса
"Повечето пластмаси никога не са били създадени за рециклиране", заяви водещият автор Питър Кристенсен (Peter Christensen), постдокторант в лабораторията в Бъркли. "Но ние открихме нов начин за сглобяване на пластмаси, който взема под внимание рециклирането от молекулна гледна точка."
Най-рециклираната пластмаса днес, РЕТ - полиетилен терефталат - се рециклира само около 20-30%. Останалата част се озовава в океаните, инсинераторите или депата за отпадъци, за да бъде изгорена, освобождавайки CO2 или за да замърсява Земята в продължение на няколко века, докато не се разложи.
Пластмасите са дълги вериги молекули на основата на въглерод, свързани заедно, за да образуват полимери. Тяхната структура ги прави много стабилни химически, означава, че те се окисляват (ръждясват) или се разтварят, както други материали. За да ги приспособят към конкретни приложения, производителите ги се смесват с химически добавки, за да подобрят определени свойства. Филърите, например, правят пластмаса твърда, докато пластификаторите се смесват, за да стане гъвкава. Тези добавки химически се свързват здраво с отделните мономерни звена. Така че е почти невъзможно да се премахнат, дори когато пластмасите се обработват в заводите за рециклиране. Пластмасите с различни химически състави се смесват заедно, смилат се на парчета и се разтопяват в процеса на рециклиране. Невъзможно е да се предскажат свойствата на получения материал, преди той да се произведе.
Наследяването на неизвестни добавки в рециклираните пластмаси пречи на превръщането на пластмасите в истински рециклируем материал - такъв, чиито оригинални строителни блокове могат да бъдат възстановени напълно за повторна употреба за възможно най-дълго време, или за да направи продукт с ново, по-високо качество.
За разлика от конвенционалните пластмаси, мономерите на PDK пластмасата могат да бъдат възстановени и освободени от всякакви добавки, просто чрез накисване на материала в силно кисел разтвор. Кредит: Peter Christensen et al., (2019), Nat.Comms / Berkeley Lab
Изследователите са постигнали известен напредък в реорганизирането на термореактивните пластмаси, така че да станат рециклируеми, но за да решим реално нарастващата пластмасова криза, трябва да направим процеса възможно най-ефективен и опростен, а новият тип пластмаса, разработен в лабораторията в Бъркли, има потенциала да посрещне подобни изисквания.
Строителният ѝ блок е мономер, наречен дикетоенамин - съединение, образувано чрез залепване на трикетон към амин.
Сглобяването на тези единици в дълъг низ образува пластмаса, наречена поли (дикетонамин) - или PDK - а връзките ѝ могат да бъдат разтворени с лекота, като се използва само 12 часа накисване в силна киселинна баня.
"При PDK неизменните облигатни връзки на конвенционалните пластмаси се заменят с обратими връзки, които позволяват на пластмасата да се рециклира по-ефективно", пояснява химикът и ръководителят на екипа Брет Хелмс.
След лесното разрушаване на полимерите от пластмасовите ядра могат да бъдат отделени всякакви добавки и това може да се повтаря отново и отново в описания затворен цикъл.
Изследователите са тествали процеса на възстановяване при замърсена PDK пластмаса и киселинни разтвори замърсени с други вещества, включително фибростъкло и огнеусточиви химически вещества, като установяват, че добавките имат малък ефект върху повторното сглобяване на дикетоенамините.
Крайният резултат е пластмасова съставка, която може да се освободи от всички оцветители или укрепващи агенти в няколко лесни стъпки, за да се върне обратно в друг продукт.
"Ние се интересуваме от химията, която преобразува жизнения цикъл на пластмасите от линеен към цикличен", коментира Хелмс .
Изследователите смятат, че тяхната нова пластмаса може да бъде добра алтернатива на много нерециклируеми пластмаси, които се използват днес.
„Ние сме в критичната точка, в която трябва да помислим за инфраструктурата, необходима за модернизиране на съоръженията за рециклиране, за бъдещото сортиране и преработка на отпадъци“, заяви Хелмс. "Ако тези съоръжения бяха предназначени за рециклиране на ДПК и свързаните с тях пластмаси, тогава бихме могли по-ефективно да отклоним пластмасата от сметищата и океаните."
Изследователите планират да разработят PDK пластмаси с широк спектър от термични и механични свойства, които да се използват в текстила, 3D печата и пенопластите. Те също така искат да включат повече растителни съединения и други устойчиви материали в пластмасата PDK
Справка:
“Closed-loop recycling of plastics enabled by dynamic covalent diketoenamine bonds”, Nature Chemistry.
Източници:
Scientists Just Revealed a Brand New Type of Endlessly Recyclable Plastic, ScienceAlert
This infinitely-recyclable plastic might help us finally clean up landfills and oceans, ZMEScience
Още по темата
Земята
Доклад на ООН: Един милион вида са застрашени от изчезване, това e заплаха и за хората
Животът
Иновациите на IBM за безопасността и сигурността на храните в следващите 5 години
Земята
Пътища от рециклирана пластмаса се полагат в Англия
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари