वर्जीनिया टेक में, एक अभिनव तकनीक के माध्यम से, शोधकर्ता अपसाइक्लिंग के माध्यम से पॉलीइथिलीन को साबुन में परिवर्तित करते हैं। यह खोज पॉलीइथिलीन और फैटी एसिड के बीच अप्रत्याशित समानता पर आधारित है, जिसका उपयोग साबुन बनाने के लिए किया जाता है। टीम ने एक नई तापमान-ढाल थर्मोलिसिस प्रक्रिया का उपयोग करके पॉलीइथिलीन श्रृंखलाओं को तोड़कर शॉर्ट-चेन पॉलीइथिलीन अणुओं को सफलतापूर्वक बनाया। इसका उपयोग अब साबुन बनाने के लिए किया जा सकता है।
वर्जीनिया टेक के शोधकर्ताओं ने एक अभिनव तकनीक विकसित की है, और वे पॉलीइथिलीन से साबुन बना रहे हैं। इस प्रक्रिया में प्लास्टिक को मूल्यवान सर्फेक्टेंट में बदलना शामिल है। इन रसायनों का व्यापक रूप से साबुन और डिटर्जेंट जैसे आवश्यक रोज़मर्रा के उत्पादों के उत्पादन में उपयोग किया जाता है।
प्लास्टिक और साबुन अपनी बनावट, दिखावट और सबसे महत्वपूर्ण रूप से उनके व्यावहारिक अनुप्रयोगों के मामले में बहुत अलग हैं। दोनों के बीच एक आश्चर्यजनक आणविक संबंध है। पॉलीइथिलीन, दुनिया भर में सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले प्लास्टिक में से एक है, जो फैटी एसिड की रासायनिक संरचना के साथ उल्लेखनीय रूप से निकटता प्रदर्शित करता है। इस फैटी एसिड का उपयोग साबुन के उत्पादन के लिए एक रासायनिक अग्रदूत के रूप में किया जाता है। भले ही दोनों पदार्थ कार्बन की लंबी श्रृंखलाओं से बने हों, फैटी एसिड में श्रृंखला के अंत में परमाणुओं का एक अतिरिक्त समूह होता है।
पॉलीइथिलीन और फैटी एसिड के बीच समानताएं गुओलियांग "ग्रेग" लियू, रसायन विज्ञान के एसोसिएट प्रोफेसर वर्जीनिया टेक कॉलेज ऑफ साइंस, यह विश्वास करना कि यह था पॉलीइथिलीन को फैटी एसिड में परिवर्तित करना संभव हैकुछ अतिरिक्त चरणों के साथ, इसका उपयोग साबुन बनाने के लिए किया जा सकता है। उसे एक लंबी पॉलीथीन श्रृंखला को छोटी श्रृंखलाओं में तोड़ने का तरीका खोजने की आवश्यकता थी, लेकिन बहुत छोटी नहीं।
दक्षता भी महत्वपूर्ण थी। लियू का दृढ़ विश्वास था कि अपसाइक्लिंग की प्रक्रिया में क्रांति लाने का एक बड़ा अवसर मौजूद है, जो प्रतीत होता है कि परिवर्तन करके नगण्य प्लास्टिक कचरे को मूल्यवान और व्यावहारिक वस्तु में बदलना.
प्रेरणा स्रोत
चिमनी के पास एक आरामदायक सर्दियों की शाम का आनंद लेते हुए, लियू को प्रेरणा का एक पल मिला। उसने आग से उठते धुएं को देखा और महसूस किया कि यह लकड़ी के जलने से बनने वाले छोटे कणों से बना है। जबकि सुरक्षा और पर्यावरण संबंधी चिंताओं के कारण फायरप्लेस में प्लास्टिक को जलाने से बचना महत्वपूर्ण है, लियू की जिज्ञासा तब बढ़ गई जब उसने प्रयोगशाला में पॉलीइथाइलीन को सुरक्षित रूप से जलाने के संभावित परिणाम पर विचार किया।
रसायन विज्ञान विभाग में जीवन विज्ञान में ब्लैकवुड जूनियर फैकल्टी फेलोशिप धारक लियू ने कहा, "जलावन की लकड़ी ज़्यादातर सेल्यूलोज़ जैसे पॉलिमर से बनी होती है। जलाऊ लकड़ी के जलने से ये पॉलिमर छोटी-छोटी शृंखलाओं में टूट जाते हैं और फिर कार्बन डाइऑक्साइड में पूरी तरह ऑक्सीकरण होने से पहले छोटे गैसीय अणुओं में टूट जाते हैं।"
"यदि हम इसी तरह सिंथेटिक पॉलीइथिलीन अणुओं को तोड़ते हैं, लेकिन छोटे गैसीय अणुओं में टूटने से पहले प्रक्रिया को रोक देते हैं, तो हमें छोटी-श्रृंखला वाले, पॉलीइथिलीन जैसे अणु प्राप्त होंगे," प्रोफेसर लियू ने आगे कहा।
लियू ने जेन जू और एरिक मुन्यानेज़ा, दो पीएच.डी. रसायन विज्ञान के छात्रों को अपनी प्रयोगशाला में एक ओवन जैसा दिखने वाला कॉम्पैक्ट और कुशल रिएक्टर बनाने के लिए। इस अभिनव डिजाइन ने इसे आसान बना दिया पॉलीइथिलीन को गर्म करने के लिए तापमान-प्रवणता थर्मोलिसिस का अनुप्रयोग, असाधारण परिणाम प्राप्त हुए।
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प्रक्रिया
ओवन के निचले हिस्से का तापमान इतना अधिक हो जाता है कि बहुलक श्रृंखलाओं को तोड़नाजबकि शीर्ष पर इसे किसी भी आगे के टूटने को रोकने के लिए पर्याप्त कम तापमान तक ठंडा किया जाता है। थर्मोलिसिस प्रक्रिया, उन्होंने बचे हुए पदार्थ को इकट्ठा किया, जो चिमनी से कालिख हटाने जैसा था। उनकी खुशी के लिए, लियू का अंतर्ज्ञान सही साबित हुआ क्योंकि यह लघु-श्रृंखला पॉलीइथिलीन से बना, विशेष रूप से, मोम के रूप में।
प्रोफेसर लियू के अनुसार, "यह प्लास्टिक को साबुन में बदलने की विधि विकसित करने की दिशा में पहला कदम था।"
शोधकर्ता पॉलीइथिलीन को अपसाइक्लिंग के माध्यम से साबुन में परिवर्तित करते हैं, जो कि एक प्रकार का साबुन है। प्लास्टिक से बना दुनिया का पहला साबुनइसके बाद टीम ने कुछ और कदम जोड़े, जैसे साबुनीकरण, साबुन बनाने में शामिल एक प्रक्रियाइस प्रक्रिया को आगे बढ़ाने के लिए, टीम ने कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग विशेषज्ञों, आर्थिक विश्लेषकों और अन्य पेशेवरों की सहायता मांगी।
इनमें से कई विशेषज्ञों को वर्जीनिया टेक के मैक्रोमोलेक्यूल्स इनोवेशन इंस्टीट्यूट के साथ उनके संबंधों के कारण शामिल किया गया था। समूह ने अपसाइक्लिंग प्रक्रिया को सावधानीपूर्वक दस्तावेजित करने और उसे बेहतर बनाने के लिए मिलकर काम किया, और इस बिंदु पर पहुंच गया कि अब इसे वैज्ञानिक समुदाय के साथ साझा करने के लिए तैयार किया गया है।
झेन जूपेपर के मुख्य लेखक ने कहा, "हमारा शोध नए उत्प्रेरकों या जटिल प्रक्रियाओं का उपयोग किए बिना प्लास्टिक अपसाइक्लिंग के लिए एक नया मार्ग प्रदर्शित करता है। इस काम में, हमने प्लास्टिक रीसाइक्लिंग के लिए एक तदर्थ रणनीति की क्षमता दिखाई है। यह लोगों को भविष्य में अपसाइक्लिंग प्रक्रियाओं के अधिक रचनात्मक डिजाइन विकसित करने के लिए प्रेरित करेगा।"
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अन्य प्लास्टिक पर लागू
पॉलीइथिलीन वह प्रारंभिक प्लास्टिक था जिसने इस परियोजना को प्रेरित किया। हालाँकि, अपसाइक्लिंग विधि को भी लागू किया जा सकता है एक अन्य प्लास्टिक जिसे पॉलीप्रोपिलीन कहा जाता हैउत्पाद पैकेजिंग से लेकर खाद्य कंटेनरों और कपड़ों तक, ये दो सामग्रियां प्लास्टिक का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनती हैं, जिनका सामना उपभोक्ता रोजाना करते हैं।
अपसाइक्लिंग तकनीक के लाभ
लियू की अभिनव अपसाइक्लिंग विधि निम्नलिखित तरीकों से लाभप्रद है।
- वर्तमान में उपयोग में आने वाली कुछ रीसाइक्लिंग तकनीकों की तुलना में, यह संदूषण को रोकने के लिए विशेष प्लास्टिक छंटाई की आवश्यकता को समाप्त कर देता है।
- यह दोनों प्रकार के प्लास्टिक को एक साथ निर्बाध रूप से संसाधित कर सकता है, जिससे उन्हें अलग करने की श्रमसाध्य आवश्यकता समाप्त हो जाती है।
- इससे न केवल विधि की लागत-प्रभावशीलता में वृद्धि होती है, बल्कि इससे पर्यावरण पर होने वाला प्रभाव भी न्यूनतम हो जाता है।
- इस अपसाइक्लिंग तकनीक में शुरुआत में केवल प्लास्टिक और गर्मी की आवश्यकता होती है। हालाँकि प्रक्रिया के बाद के चरणों में मोम के अणुओं को फैटी एसिड और साबुन में बदलने के लिए कुछ अतिरिक्त सामग्री की आवश्यकता होती है, लेकिन प्लास्टिक का प्रारंभिक रूपांतरण एक सरल और प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया है।
अपसाइक्लिंग को प्रभावी बनाने की आवश्यकताएं
अपसाइक्लिंग के महत्वपूर्ण प्रभाव के लिए, अंतिम उत्पाद में इतना मूल्य होना चाहिए कि वह न केवल प्रक्रिया के खर्चों की भरपाई कर सके बल्कि उपलब्ध रीसाइक्लिंग विकल्पों की तुलना में इसे आर्थिक रूप से अधिक आकर्षक भी बना सके। साबुन और संबंधित उत्पादों की मांग प्लास्टिक की मांग के समान ही बहुत अधिक है।
प्रोफेसर लियू ने कहा, "यह शोध प्रयुक्त प्लास्टिक को अन्य उपयोगी सामग्रियों के उत्पादन में उपयोग करके अपशिष्ट को कम करने के एक नए तरीके के लिए आधार तैयार करता है।"
उन्हें उम्मीद है कि दुनिया भर में रिसाइकिलिंग सुविधाएं धीरे-धीरे इस तकनीक को अपनाएंगी। उपभोक्ता अंततः अभिनव और टिकाऊ साबुन उत्पाद खरीदने में सक्षम हो सकते हैं जो लैंडफिल में प्लास्टिक कचरे को कम करने में मदद करते हैं।
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"इस कारण से, प्लास्टिक को साबुन में बदलना आर्थिक रूप से व्यवहार्य साबित हो सकता है।" प्रोफेसर लियू ने कहा।
प्रमुख लेखक जेन जू ने कहा, "यह समझना चाहिए कि प्लास्टिक प्रदूषण कुछ मुख्यधारा के देशों की समस्या नहीं बल्कि एक वैश्विक चुनौती है। एक परिष्कृत प्रक्रिया और जटिल उत्प्रेरक या अभिकर्मक की तुलना में, एक सरल प्रक्रिया दुनिया भर के कई अन्य देशों के लिए अधिक सुलभ हो सकती है। मुझे उम्मीद है कि प्लास्टिक प्रदूषण से लड़ने के लिए यह एक अच्छी शुरुआत हो सकती है।"
प्रोफेसर लियू नैनोसाइंस प्रोग्राम में सदस्य हैं, जो कॉलेज ऑफ साइंस के प्रतिष्ठित एकेडमी ऑफ इंटीग्रेटेड साइंस का एक प्रतिष्ठित हिस्सा है। इसके अलावा, वे प्रसिद्ध वर्जीनिया टेक कॉलेज ऑफ इंजीनियरिंग के मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग विभाग से भी जुड़े हुए हैं। शोधकर्ता अपसाइक्लिंग के माध्यम से पॉलीइथिलीन को साबुन में बदलते हैं और इस परियोजना में केमिकल इंजीनियरिंग विभाग के शोधकर्ताओं के साथ सहयोग शामिल है। इस सहयोग ने शोध पत्र के विकास में योगदान देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।
स्रोत पॉलीइथिलीन, पॉलीप्रोपिलीन और मिश्रणों का रासायनिक पुनर्चक्रण उच्च मूल्य वाले सर्फेक्टेंट में
