Virginia Tech'te, araştırmacılar yenilikçi bir teknikle Polietileni geri dönüşüm yoluyla sabuna dönüştürüyor. Bu keşif, sabun yapmak için kullanılan polietilen ve yağ asitleri arasındaki beklenmedik benzerliğe dayanıyor. Ekip, yeni bir sıcaklık gradyanlı termoliz işlemi kullanarak polietilen zincirlerini parçalayarak kısa zincirli polietilen moleküllerini başarıyla oluşturdu. Bu artık sabun yapmak için kullanılabilir.
Virginia Tech'ten araştırmacılar yenilikçi bir teknik geliştirmeyi başardılar ve polietilenden sabun üretiyorlar. İşlem, plastikleri değerli yüzey aktif maddelere dönüştürmeyi içeriyor. Bu kimyasallar, sabun ve deterjan gibi günlük hayatta kullanılan temel ürünlerin üretiminde yaygın olarak kullanılıyor.
Plastikler ve sabunlar dokuları, görünümleri ve daha da önemlisi pratik uygulamaları açısından büyük ölçüde farklıdır. İkisi arasında şaşırtıcı bir moleküler bağlantı vardır. Dünya çapında en sık kullanılan plastiklerden biri olan polietilen, bir yağ asidinin kimyasal yapısına oldukça benzerdir. Bu yağ asidi, sabun üretimi için kimyasal bir öncü olarak kullanılır. Her iki malzeme de uzun karbon zincirlerinden yapılmış olsa da, yağ asitlerinde zincirin sonuna doğru fazladan bir atom grubu vardır.
Polietilen ve yağ asitleri arasındaki benzerlikler Guoliang "Greg" Liu, kimya doçenti Virginia Tech Bilim Koleji, buna inanmak polietileni yağ asitlerine dönüştürmek mümkün. Birkaç ekstra adımla, bu sabun yapmak için kullanılabilirdi. Uzun bir polietilen zincirini daha kısa zincirlere ayırmanın bir yolunu bulması gerekiyordu, ancak çok kısa olmamalıydı.
Verimlilik de önemliydi. Liu, geri dönüşüm sürecini görünüşte basit olandan daha iyi hale getirerek devrim yaratma konusunda muazzam bir fırsat olduğuna inanıyordu. önemsiz plastik atıkları değerli ve pratik bir metaya dönüştürüyoruz.
İlham Kaynağı
Şöminenin yanında keyifli bir kış akşamının tadını çıkarırken, Liu bir ilham anı yaşadı. Ateşten yükselen dumanı gözlemledi ve bunun odun yandığında oluşan küçük parçacıklardan oluştuğunu fark etti. Güvenlik ve çevresel endişeler nedeniyle şöminelerde plastik yakmaktan kaçınmak önemli olsa da, Liu bir laboratuvarda polietileni güvenli bir şekilde yakmanın olası sonucunu düşünürken merakı uyandı.
Kimya Bölümü Yaşam Bilimleri alanında Blackwood Junior Fakülte Bursu sahibi Liu, şunları söyledi: “Yakacak odun çoğunlukla selüloz gibi polimerlerden yapılır. Yakacak odunun yanması bu polimerleri kısa zincirlere ve daha sonra karbondioksite tam oksidasyondan önce küçük gaz moleküllerine ayırır.”
"Benzer şekilde sentetik polietilen moleküllerini parçalarsak ancak küçük gaz moleküllerine kadar parçalanmadan önce süreci durdurursak, o zaman kısa zincirli, polietilen benzeri moleküller elde etmeliyiz." Profesör Liu ekledi.
Liu, Zhen Xu ile işbirliği yaptı ve Eric Munyaneza, laboratuvarında iki kimya doktora öğrencisi, bir fırına benzeyen kompakt ve verimli bir reaktör inşa etmek için. Bu yenilikçi tasarım, polietileni ısıtmak için sıcaklık gradyanlı termolizin uygulanmasıOlağanüstü sonuçlar doğurdu.
Ayrıca bkz.: Yapay Plastisferdeki Plastik Yiyen Mantarlar Küresel Atıkla Mücadeleye Yardımcı Olabilir
Süreç
Fırının alt kısmı, pişirme için yeterli yüksekliğe ulaşır. Polimer zincirlerini koparmak, en üstte ise daha fazla bozulmayı önleyecek kadar düşük bir sıcaklığa soğutulur. termoliz süreci, bacadan isi çıkarmaya benzeyen kalan maddeyi topladılar. Liu'nun sezgisinin doğru olduğu onların sevincine göre ortaya çıktı çünkü kısa zincirli polietilenden oluşmuştur, özellikle mum formunda.
Profesör Liu'ya göre, "Bu, plastikleri sabuna dönüştürme yönteminin geliştirilmesinde ilk adımdı."
Araştırmacılar, polietileni geri dönüşüm yoluyla sabuna dönüştürüyorlar. dünyanın plastikten yapılmış ilk sabunuEkip daha sonra sabunlaştırma gibi birkaç adım daha ekledi. sabun yapımında yer alan bir işlemSüreci daha da ilerletmek için ekip, hesaplamalı modelleme uzmanlarının, ekonomik analistlerin ve diğer profesyonellerin yardımını istedi.
Bu uzmanların birçoğu Virginia Tech'teki Makromoleküller İnovasyon Enstitüsü ile bağlantıları sayesinde ekibe dahil edildi. Grup, upcycling sürecini dikkatlice belgelemek ve geliştirmek için iş birliği içinde çalıştı ve artık bilimsel toplulukla paylaşılmaya hazır bir noktaya geldi.
Zhen XuMakalenin baş yazarı şöyle dedi: "Araştırmamız, yeni katalizörler veya karmaşık prosedürler kullanmadan plastik geri dönüşümü için yeni bir yol gösteriyor. Bu çalışmada, plastik geri dönüşümü için bir tandem stratejisinin potansiyelini gösterdik. Bu, insanların gelecekte daha yaratıcı geri dönüşüm prosedürleri tasarımları geliştirmeleri için aydınlatıcı olacak."
Ayrıca bkz.: Gezegeni Sürekli Artan Plastik Sorunundan Kurtarabilecek Bakterilerle Tanışın
Diğer Plastiklerde Uygulanabilir
Polietilen bu projeyi motive eden ilk plastikti. Ancak, upcycling yöntemi şu şekilde de uygulanabilir: polipropilen adı verilen başka bir plastikÜrün ambalajlarından gıda kaplarına, kumaşlara kadar bu iki malzeme, tüketicilerin günlük hayatta karşılaştığı plastiklerin önemli bir bölümünü oluşturuyor.
Upcycling Tekniğinin Avantajları
Liu'nun yenilikçi geri dönüşüm yöntemi aşağıdaki açılardan avantajlıdır.
- Günümüzde kullanılan bazı geri dönüşüm teknikleriyle karşılaştırıldığında, kontaminasyonu önlemek için özel plastik ayırma gereksinimini ortadan kaldırıyor.
- Her iki plastik türünü aynı anda sorunsuz bir şekilde işleyebilir, böylece zahmetli ayırma işlemine gerek kalmaz.
- Bu durum, yöntemin maliyet etkinliğine katkıda bulunduğu gibi, çevresel ayak izini de en aza indiriyor.
- Bu geri dönüşüm tekniği başlangıçta yalnızca plastik ve ısı gerektirir. İşlemin sonraki aşamaları, mum moleküllerini yağ asitlerine ve sabuna dönüştürmek için bazı ekstra bileşenler gerektirse de, plastiğin ilk dönüşümü basit ve doğrudan bir reaksiyondur.
Geri Dönüşümü Etkili Hale Getirmek İçin Gereksinimler
Upcycling'in önemli bir etki yaratması için, son ürünün yalnızca sürecin masraflarını karşılamakla kalmayıp aynı zamanda onu mevcut geri dönüşüm alternatiflerinden ekonomik olarak daha çekici hale getirecek kadar değere sahip olması gerekir. Sabun ve ilgili ürünler, plastiklere olan talebe benzer şekilde yüksek talep görmektedir.
Profesör Liu şöyle dedi: "Bu araştırma, kullanılmış plastiklerin başka yararlı malzemelerin üretiminde kullanılması yoluyla atık azaltmanın yeni bir yolunun temelini atıyor."
Dünya çapındaki geri dönüşüm tesislerinin bu tekniği kademeli olarak benimsemesini umuyor. Tüketiciler sonunda çöplüklerdeki plastik atıkları azaltmaya yardımcı olan yenilikçi ve sürdürülebilir sabun ürünleri satın alabilecekler.
Ayrıca bkz.: Atıktan Yakıta: Güneş Enerjili Reaktör CO2 ve Plastiği Sürdürülebilir Yakıta Dönüştürüyor
"Bu nedenle plastiklerin sabuna dönüştürülmesinin ekonomik olarak uygulanabilir olduğu gösterilebilir." Profesör Liu ekledi.
Baş yazar Zhen Xu şöyle dedi: "Plastik kirliliğinin birkaç ana akım ülkenin sorunu olmaktan çok küresel bir meydan okuma olduğu anlaşılmalıdır. Karmaşık bir süreç ve karmaşık bir katalizör veya reaktifle karşılaştırıldığında, basit bir süreç dünya çapında birçok ülke için daha erişilebilir olabilir. Umarım bu, plastik kirliliğiyle savaşan bir savaş için iyi bir başlangıç olabilir."
Profesör Liu, Fen Fakültesi'nin saygın Entegre Bilim Akademisi'nin prestijli bir parçası olan nanobilim programında üyedir. Ayrıca, ünlü Virginia Tech Mühendislik Fakültesi'ndeki Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü'ne de bağlıdır. Araştırmacılar, polietileni geri dönüşüm yoluyla sabuna dönüştürüyor ve proje, Kimya Mühendisliği Bölümü'ndeki araştırmacılarla iş birliğini içeriyordu. İş birliği, araştırma makalesinin geliştirilmesine katkıda bulunmada hayati bir rol oynadı.
