تبدیل زباله های پلاستیکی به سورفکتانت ها و صابون
دانشمندان روشی را کشف کرده اند که با تبدیل پلاستیک ها به صابون، به پلاستیک های قدیمی جان تازه ای می بخشد. پلاستیک ها از نظر شیمیایی شبیه اسیدهای چرب هستند که یکی از اجزای اصلی صابون هستند. برای گولیانگ لیو، دانشیار شیمی در ویرجینیا و نویسنده مقاله منتشر شده turn old plastic into soap در مجله Science، این شباهت نشان می‌دهد که باید بتوان پلی اتیلن را به اسیدهای چرب و سپس به صابون تبدیل کرد. مشکل اندازه بود: از نظر مولکولی، پلاستیک ها بسیار بزرگ هستند، حدود 3000 اتم کربن طول دارند، در حالی که اسیدهای چرب بسیار کوچکتر هستند.
شیمیدان ها به دنبال روش هایی هستند که پلاستیک را به مواد خام با ارزش تر تبدیل کنند که از آن جمله می توان به سورفکتانت ها اشاره کرد. همان طور که می دانید سورفکتانت ها مواد اصلی تشکیل دهنده محصولاتی نظیر روان کننده ها، مواد شوینده و صابون به شمار می روند. هنگامی که هیزم می سوزد، دود ایجاد می کند که از ذرات کوچکتر هیزم تشکیل شده است. لیو به این فکر می کرد که آیا سوزاندن پلاستیک به همین شکل عمل می کند؟ هیزم بیشتر از پلیمرهایی مانند سلولز ساخته می شود.
احتراق هیزم این پلیمرها را به زنجیره های کوتاه و سپس به مولکول های گازی کوچک قبل از اکسیداسیون کامل به دی اکسید کربن تبدیل می کند. اگر به طور مشابه مولکول های پلی اتیلن مصنوعی را تجزیه کنیم اما این فرآیند را قبل از شکسته شدن به مولکول های گازی کوچک متوقف کنیم، در این صورت باید مولکول های پلی اتیلن مانند با زنجیره کوتاه به دست آوریم.
لیو و همکارانش راکتوری شبیه کوره ساختند که می‌توان از آن برای سوزاندن ایمن پلاستیک استفاده کرد. دمای پایین به اندازه‌ای گرم بود که زنجیره‌های پلیمری را از هم پاشید، در حالی که قسمت بالایی آن به اندازه‌ای کم خنک شد که از شکستن بیش از حد آنها جلوگیری کرد. دانشمندان بقایای آن را جمع آوری کردند و دریافتند محصولی که ساخته بودند پلی اتیلن با زنجیره کوتاه، نوعی موم است. سپس آنها موم را به صابون تبدیل کردند.
در ادامه محققان با اتصال اتم های اکسیژن و درنهایت برهمکنش آنها با محلول های قلیایی، ترکیبات حاصل را به سورفکتانت تبدیل کردند. ترکیب سورفکتانت حاصل با کمی رنگ و رایحه در نهایت به قطعات کوچک صابون تبدیل شد. لیو گفت: «این اولین صابونی است که از پلاستیک در جهان ساخته شده است. “این کمی رنگ منحصر به فرد دارد. اما کف ایجاد و به خوبی عمل می کند.»
روش لیو روی پلی اتیلن و پلی پروپیلن که دو نوع رایج پلاستیک هستند، کار می کند. آنها با هم حدود نیمی از زباله های پلاستیکی را تشکیل می دهند: نزدیک به 200 میلیون تن در سال. بیش از 80 درصد زباله های پلاستیکی به محل دفن زباله می رود و کمتر از 10 درصد آن بازیافت می شود. یکی از مزایای روش لیو این است که روی پلاستیک‌های «پایان عمر یا end-of-life» کار می‌کند، که نمی‌توانند از راه‌های عادی بازیافت شوند. این روش همچنین به گونه ای طراحی شده است که بتواند برای استفاده در یک محیط صنعتی مقیاس بندی شود.
لیو خواستار احتیاط شد او گفت: «آلودگی پلاستیک یک چالش جهانی است. این یکی از مشکلات عمده ای است که جامعه ما با آن مواجه است و این یک تکه از یک پازل بزرگتر است. ما به تلاش مشترک بین جوامع پژوهشی و صنعتی نیاز داریم. و بهترین راه برای جلوگیری از آلودگی پلاستیک، به حداقل رساندن استفاده از پلاستیک است.
