Plastiksiz günlük yaşamı hayal etmek imkansız. Hafif, dayanıklı ve ucuz olan bu malzemeler, çok çeşitli uygulamalarda diğerlerinden daha iyi performans gösterir.
Plastikler, genellikle gözden kaçırdığımız şekillerde olumlu değişimler yarattı. Örneğin, bu makaleyi okumak için kullandığınız gibi, elektronik cihazlarda plastik bileşenlerin geliştirilmesi, çevremizdeki dünyaya hiç bu kadar bağlı olmadığımız anlamına geliyor.
Ancak plastiğe olan sevgimizin çevresel bir bedeli oldu. 1950 ile 2015 yılları arasında üretilen 8,3 milyar ton plastiğin % 75'inden fazlasının artık atık olduğu ve% 79'u çöp sahasında veya doğal ortamda biriktiği tahmin edilmektedir.
Ölçek açısından bu, Dünya'daki tüm canlılardan daha fazlası ve okyanuslarımız plastik içinde boğuluyor . Bu nedenle, son araştırma çabaları bu artan çevresel endişeleri ele almaya odaklanmıştır. Bunlardan biri kimyasal geri dönüşümdür.
Plastiğin değeri
Plastiğin yarattığı büyük çevresel endişelerin üstesinden gelmek için plastik atıkları bir kaynak olarak değerlendirmeye başlamamız gerekiyor. Sonuçta, plastik atık kararlı kimyasal bağlar şeklinde değer içerir, bu yüzden en azından o enerjiyi geri kazanmaya çalışmalıyız. Aslında, bu bağların kararlılığı, plastiklerin çevrede bu kadar uzun süre kalmasının nedenidir.
Bu enerjiyi geri kazanmak için plastiği yakmanın ötesinde plastiği de geri dönüştürebiliriz. Dünya şu anda dayanıyor, burada plastikler çoğunlukla düşük kaliteli plastik ürünler oluşturmak için ayrılıyor, eritiliyor ve yeniden kalıplanıyor. Ancak bu süreç sınırlıdır. Söz konusu sert koşullar, bir plastik parçası her geri dönüştürüldüğünde performans özelliklerinin olumsuz yönde etkilendiği anlamına gelir. Bu, bir plastik parçasının kaç kez geri dönüştürülebileceğini sınırlar.
Plastiğin uzun vadede değerini korumasını sağlamak için alternatif geri dönüşüm stratejilerine ihtiyacımız var. Kimyasal geri dönüşüm , sonsuz geri dönüştürülebilirlik potansiyeli sağlar. Ancak zorluk, bunu geniş ölçekte sürdürülebilir ve ekonomik bir şekilde başarmaktır. Geleneksel yöntemler genellikle maliyetlidir ve enerji veya kaynak yoğundur, bu da yaygın kullanımlarını sınırlandırmıştır.
Kimyasal geri dönüşüm
Plastikler, polimerler olarak bilinen ve monomer adı verilen daha küçük tekrar eden yapı taşlarından oluşan uzun zincirli moleküllerden oluşur. Bu monomerler farklı şekil ve boyutlarda gelir ve aralarındaki bağlanma plastiğin kullanım şeklini etkileyen erime sıcaklığı ve tokluk gibi malzeme özelliklerini belirler.
Mekanik geri dönüşüm eritmeyi içerirken, kimyasal geri dönüşüm kimyasal bir dönüşüme dayanır ve böylece monomerler arasındaki bağları koparır. Kimyasal geri dönüşüm plastiği moleküler düzeyde parçalar . Bu, monomerin kapalı döngü geri dönüşümü olarak adlandırılan yöntemle geri kazanılabileceği veya plastik atığın açık döngü geri dönüşümünde diğer dönüştürülebileceği anlamına gelir. Pek çok plastik türü için, monomerleri veya diğer yararlı malzemeleri geri kazanmak mümkündür.
Polietilen plastik bir torba içindeki malzeme olan poliolefinler gibi bazı plastiklerin zayıf monomer bağları yoktur, bu da onları kimyasal olarak geri dönüştürmeyi zorlaştırır. Bu gibi durumlarda, tipik olarak yakıt ve balmumu üretmek için yüksek reaksiyon sıcaklıklarına dayanan, yanmadan farklı bir bir kullanılır.
Kataliz
Katalizörler endüstriyel kimyasal işlemlerin yaklaşık % 90'ında kullanılmaktadır . Google haritalarının yolculuğunuzu optimize etme şekline benzer şekilde, reaksiyona alternatif bir rota sağlayarak süreci daha verimli hale getirir. Ayrıca hangi ürünün yaratıldığı konusunda seçici olmamıza ve israfı azaltmamıza izin verebilirler. Bu tür faydalar, kimyasal geri dönüşümün endüstriyel ölçekte hem sürdürülebilir hem de ekonomik olarak gerçekleştirilebilmesini sağlamak için çok önemlidir.
Son öğününüzde yorulmadan çalışan enzimler, sindirimde önemli rol oynayan doğal olarak oluşan katalizörlerdir. Plastikleri bile parçalayabilen enzimler rapor edildi.
Bununla birlikte, bu işlemler üretkenlikleriyle sınırlıdır ve enzimi aktif tutmak için doğru sıcaklık ve pH gibi özel işlem koşulları gerektirir . Ancak alanın ne kadar hızlı ilerlediği düşünüldüğünde, doğal olarak oluşan katalizörlerin kullanılması gelecekte ticari olarak uygun olabilir.
Bitki nişastasından yapılan bir plastik olan polilaktik asidin (PLA) kimyasal geri dönüşümü için yüksek verimli metal bazlı katalizörler geliştirdik . Bu çalışmada , petrol bazlı çözücülere potansiyel bir yeşil alternatif olan laktat esterleri olarak adlandırılan kimyasalları hedef alan çinko veya magnezyum gibi ucuz ve bol metaller kullanıldı.
Bu alan henüz başlangıç aşamasındadır, ancak alan ivme kazandıkça özellikle süreç optimizasyonunda önemli gelişmeler olmasını bekliyoruz. Aslında bu, alanın genel bir çabasıdır çünkü geleneksel yöntemler tipik olarak sert kimyasallar kullanır ve kaynak ve enerji yoğun olabilir.
PLA'nın ötesinde, plastik şişeler için kullanılan polietilen tereftalat (PET) gibi diğer plastikleri “yukarı çevrim” potansiyeli vardır . Son örnekler, yüksek performanslı malzemeler ve antibiyotikler için yapı taşları ve PET atığından korozyon önleyicileri içerir .
Bizim son çalışmalar da çok daha yaygın bir biçimde kullanılmaktadır PET'in kimyasal geri dönüşüm, soruşturma yürüttü. PET, plastik şişelerde ve gıda kaplarında daha yaygın olarak kullanılırken, PLA, çoğunlukla 3D baskı, biyomedikal cihazlar ve belirli paketleme uygulamaları için kullanılan pazarın çok daha küçük bir payına sahiptir.
İleriye bakmak
Toplumların plastik kullanımının farklı olduğu düşünüldüğünde, her şeye uyan tek çözüm yaklaşımı uygulanabilir değildir. Hem mevcut hem de yeni ortaya çıkan plastikler için çeşitli ve özel geri dönüşüm stratejilerine ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, ticari ölçekte kimyasal geri dönüşüm operasyonları devam etmektedir.
Gelecekte, özellikle ince filmler gibi geri dönüşümü zor malzemeler için kimyasal geri dönüşümün mekanik karşılığını tamamlamasını bekliyoruz . Kesin olan bir şey var, plastikler burada kalacak. Üretimin 2050 yılına kadar bir milyar tonu aşması beklendiğinden , kimyasal geri dönüşümü izlemek için heyecan verici bir alan olacağa benziyor.
- Matthew Jones Professor, Department of Chemistry, University of Bath, University of Bath
- Jack Payne PhD Candidate, Centre for Sustainable and Circular Technologies, University of Bath
