Daha basit geri dönüşüm işlemi, solvent olmadan akrilik camdan saf hammaddelerin geri kazanılmasını sağlar

Dünya çapında büyük miktarlarda akrilik cam, pencere camlarından araba arka lambalarından mobilyalara kadar çok çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Polimer ayrıca Plexiglas markasıyla da bilinir. Akrilik cam, geri dönüşüme çok uygun olmasına rağmen çoğu zaman atık olarak ortaya çıkıyor.

Bir malzeme bilimcisi olan ETH profesörü Athina Anastasaki, akrilik camı yeniden kullanım için bileşen yapı taşlarına verimli bir şekilde ayırmanın yolları üzerinde yıllarca çalıştı. Önceki çalışmalarda ekibi, depolimerizasyon olarak bilinen bu sürecin prensipte mümkün olduğunu, ancak yalnızca belirli koşullar altında olduğunu göstermişti.

Örneğin, ETH araştırmacıları daha önce “zayıf bağlantılar” oluşturmak için polimer zincirlerini kimyasal olarak değiştirmek zorunda kalmıştı. Diğer yaklaşımlar, depolimerizasyonu başlatmak veya sürdürmek için büyük miktarlarda çözücü veya katalizör veya UV ışığı gerektiriyordu.

Yeni yaklaşım enerji ve para tasarrufu sağlıyor

ETH profesörü ve ekibi artık akrilik cam polimerlerin geri dönüşümüne yönelik yeni ve daha basit bir yaklaşım geliştirdi. Bulgularını dergide yayınladılar Doğa Kimyası.

Yeni yöntemi kullanarak araştırmacılar, polimeri neredeyse tamamen monomer olarak bilinen yapı taşlarına ayırabiliyor. Monomer verimi %98’e kadar çıkabilir. Geri kazanılan malzeme, başlangıç ​​malzemesi boyalar veya yabancı maddeler içerdiğinde bile saftır. Geri kazanılan monomerler, ilk işlem sırasında üretilenlerle aynı kalitede yeni polimerler üretmek için kullanılabilir.

İşlem ayrıca diğer yöntemlere göre önemli ölçüde daha az enerji gerektirir. Depolimerizasyon, daha önce gerekli olan minimum 400 santigrat derece (752°F) ile karşılaştırıldığında, 200 santigrat derecenin (392°F) biraz üzerinde başlar. Üstelik proseste hiçbir solvent kullanılmaz. Araştırmanın başyazarı ve Anastasaki’nin grubunun eski araştırma ortaklarından Richard Whitfield, “Yeni yaklaşımımızı bu kadar heyecan verici kılan şey basitliği” diyor.

Tek bir madde yeterli

Yeni yöntemin merkezinde, N-hidroksiimidler olarak bilinen madde sınıfına ait tek bir kimyasal bileşik yer alıyor. Ticari olarak temin edilebilen bu ucuz reaktif, akrilik cam polimer zincirlerine saldırır, onları parçalara ayırır ve monomerleri serbest bırakır. Reaktif eklendikten sonra reaksiyon kendi kendine ilerler.

Reaktifin seçimi tesadüf değildi. “Bu maddeyi bulana kadar sistematik olarak aradık.” Bu tek reaktif depolimerizasyonu başlatmak için yeterlidir. Anastasaki şöyle açıklıyor: “Bizi şaşırtan tek şey, tek bir kimyasalın reaksiyon için gerçekten yeterli olmasıydı.”

Uygun bir reaktif arayışında grubu, ETH kimya profesörleri Tae-Lim Choi ve Gunnar Jeschke ile işbirliği yaptı. Anastasaki, “Bu iki meslektaşın mükemmel işbirliği olmasaydı birçok soru cevapsız kalırdı” diye vurguluyor.

Patent başvurusu yapıldı, lisans sahipleri aranıyor

Diğer kimyasal plastik geri dönüşüm yöntemleri, plastik polimerlerin yüksek sıcaklıklarda, genellikle 400 santigrat derecenin (752°F) üzerinde, kendisini oluşturan yapı taşlarına parçalandığı, piroliz olarak bilinen bir işleme dayanır. Ayrıca, geri kazanılan monomerler genellikle nispeten saf değildir ve safsızlık seviyeleri %3’e kadar çıkar. Bu, onlardan üretilen plastiğin kalitesini olumsuz yönde etkileyebilir.

ETH Zürih, yeni yöntem için patent başvurusunda bulundu ve şu anda lisans sahipleri arıyor.

Sanayi bu yöntemi hemen benimseyebilir

Kimya endüstrisi yeni yönteme ilgi gösterdi. Önemli avantajlardan biri, mevcut altyapı ve standart süreçler kullanılarak uygulanabilmesidir. Anastasaki şöyle açıklıyor: “Önceki yaklaşımlarımızın dezavantajı, şirketlerin bunları uygulamak için süreçlerini ve ekipmanlarını değiştirmek zorunda kalmasıydı. Çoğu şirket için bu çok pahalı olurdu.”

Sonraki adımları yöntemi büyütmek ve reaksiyon mekanizmalarına ilişkin ayrıntılı bir anlayış kazanmak olacak. Bu bilgiden yola çıkan ETH araştırmacıları, polimer parçalanmasını daha da hızlandıracak ve monomer verimini artıracak maddeler geliştirmeyi hedefliyor.

Ancak küçük bir sorun var: Yöntem yalnızca akrilik camla çalışıyor. Diğer plastikleri kendilerini oluşturan yapı taşlarına ayırmak için farklı yaklaşımlara ihtiyaç vardır. Yine de malzeme bilimci iyimserliğini koruyor: Anastasaki, “Aynı prensibi dünyada en yaygın kullanılan plastiklerden biri olan polistirene uygulamaya çalışacağız” diyor.