Ερευνητές ανέπτυξαν έναν τρόπο να χρησιμοποιούν λέιζερ για να εκτοξεύουν μόρια πλαστικών και άλλων υλικών στα μικρότερα μέρη τους για μελλοντική επαναχρησιμοποίηση, ανακοίνωσαν σήμερα.
Η μέθοδος περιλαμβάνει την τοποθέτηση αυτών των υλικών πάνω από δισδιάστατα υλικά που ονομάζονται διχαλκογονίδια μετάλλων μεταπτώσεως και στη συνέχεια την ακτινοβόλησή τους με φως.
Η ανακάλυψη έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει τον τρόπο που αντιμετωπίζουμε επί του παρόντος τα πλαστικά που είναι δύσκολο να αποσυντεθούν. Τα ευρήματα δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Nature Communications.
«Αξιοποιώντας αυτές τις μοναδικές αντιδράσεις, μπορούμε να εξερευνήσουμε νέα μονοπάτια για τη μετατροπή περιβαλλοντικών ρύπων σε πολύτιμα επαναχρησιμοποιήσιμα χημικά, οδηγώντας έτσι στην ανάπτυξη μιας πιο βιώσιμης και κυκλικής οικονομίας», δήλωσε ο Yuebing Zheng, καθηγητής στο Walker Department of Mechanical Engineering στο Cockrell. Σχολή Μηχανικών στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Ώστιν και ένας από τους ηγέτες του έργου. «Αυτή η ανακάλυψη έχει σημαντικές επιπτώσεις για την αντιμετώπιση των περιβαλλοντικών προκλήσεων και την προώθηση του τομέα της πράσινης χημείας».
Η πλαστική ρύπανση έχει γίνει μια παγκόσμια περιβαλλοντική κρίση, με εκατομμύρια τόνους πλαστικών απορριμμάτων να συσσωρεύονται σε χωματερές και ωκεανούς κάθε χρόνο. Οι παραδοσιακές μέθοδοι αποδόμησης πλαστικών είναι συχνά ενεργοβόρες, επιβλαβείς για το περιβάλλον και αναποτελεσματικές. Οι ερευνητές οραματίζονται να χρησιμοποιήσουν αυτή τη νέα ανακάλυψη για να αναπτύξουν αποτελεσματικές τεχνολογίες ανακύκλωσης πλαστικών για τη μείωση της ρύπανσης.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν φως χαμηλής ισχύος για να σπάσουν τους χημικούς δεσμούς του πλαστικού και να δημιουργήσουν νέους, μετατρέποντας το υλικό σε κουκκίδες άνθρακα που εκπέμπουν φως. Αυτές οι κουκκίδες άνθρακα έχουν μεγάλη ζήτηση λόγω της ευελιξίας των νανοϋλικών με βάση τον άνθρακα και θα μπορούσαν ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν ως συσκευές μνήμης σε συσκευές υπολογιστών επόμενης γενιάς.
«Είναι συναρπαστικό να μετατρέπουμε πλαστικά που δεν αποικοδομούνται ποτέ σε υλικά που είναι χρήσιμα για πολλές διαφορετικές βιομηχανίες», είπε ο Jingang Li, μεταδιδακτορικός φοιτητής στο UC Berkeley που ξεκίνησε αυτή την έρευνα στο UT Austin.
Η συγκεκριμένη αντίδραση στην οποία αναφέρθηκε ονομάζεται «ενεργοποίηση CH», όπου οι δεσμοί άνθρακα-υδρογόνου σε οργανικά μόρια σπάνε επιλεκτικά και μετασχηματίζονται σε νέους χημικούς δεσμούς. Σε αυτή τη μελέτη, το δισδιάστατο υλικό κατέλυσε την αντίδραση, μετατρέποντας τα μόρια υδρογόνου σε αέριο, το οποίο επέτρεψε στα μόρια του άνθρακα να συνδεθούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν κουκκίδες άνθρακα που αποθηκεύουν πληροφορίες.
Απαιτείται περαιτέρω έρευνα και ανάπτυξη για τη βελτιστοποίηση αυτής της διαδικασίας ενεργοποίησης CH που βασίζεται στο φως και την κλιμάκωσή της για βιομηχανικές εφαρμογές. Ωστόσο, αυτή η έρευνα αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο στην αναζήτηση βιώσιμων λύσεων για τη διαχείριση πλαστικών απορριμμάτων.
Η καθοδηγούμενη από το φως διαδικασία ενεργοποίησης CH που καταδεικνύεται σε αυτή τη μελέτη μπορεί να εφαρμοστεί σε πολλές οργανικές ενώσεις μακράς αλυσίδας, συμπεριλαμβανομένου του πολυαιθυλενίου και των επιφανειοδραστικών που χρησιμοποιούνται συνήθως σε συστήματα νανοϋλικών.
Άλλοι συν-συγγραφείς είναι από το Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν, το Πανεπιστήμιο Τοχόκου στην Ιαπωνία, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, το Μπέρκλεϋ, το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley, το Πανεπιστήμιο Baylor και το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια.
Το έργο υποστηρίχθηκε με επιχορηγήσεις από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, την Ιαπωνική Εταιρεία για την Προώθηση της Επιστήμης, το Ίδρυμα Hirose και το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας.
