طور العلماء في جامعة أوساكا بوليمرا جديدا يجمع بين المتانة العالية والقدرة على إعادة التدوير كيميائيا دون فقدان جودته. هذا الابتكار يعد بإحداث ثورة في مجال إعادة تدوير البلاستيك وتقليل التلوث الناتج عن المواد البلاستيكية.

ثورة في إعادة تدوير البلاستيك

البلاستيك هو أحد العناصر الأساسية في الحياة الحديثة، حيث يستخدم في مجالات الطب والتكنولوجيا وحفظ الأغذية. ومع ذلك، فإن متانة البلاستيك التي تجعله مفيدا تجعله أيضا من أصعب الملوثات التي يمكن التخلص منها وإعادة تدويرها. الحل يكمن في تطوير بلاستيك يمكن إعادة تدويره بسهولة وفعالية.

في دراسة نُشرت اليوم (7 أكتوبر) في مجلة Chemical Science، وجد باحثون في جامعة أوساكا طريقة لصنع بوليمرات عالية الأداء يمكن تفكيكها بسهولة وإعادة تدويرها لتصبح كمواد جديدة تمامًا، مما قد يساعد في التخلص من التلوث البلاستيكي.

تقوية وإعادة تدوير البوليمرات

تتكون البوليمرات، وهي المكون الأساسي للبلاستيك، من سلاسل طويلة من وحدات صغيرة مكررة تُعرف بالـ "مونومرات". عادةً ما تقتصر إعادة التدوير المادي للبلاستيك على إعادة استخدام البوليمرات دون تفكيكها، مما يؤدي إلى انخفاض جودة البلاستيك المعاد تدويره مقارنة بالأصلي. في المقابل، تعتمد إعادة التدوير الكيميائي على تفكيك سلاسل البوليمرات إلى مكوناتها الأساسية (المونومرات) وإعادة تركيبها، مما ينتج بلاستيكا بنفس جودة الأصلي.

ومع ذلك، تواجه البوليمرات المصممة لإعادة التدوير الكيميائي مشكلة في ضعف الروابط بين وحدات المونومرات، مما يجعلها هشة. لكن الباحثين تمكنوا من تطوير بوليمرات متينة قابلة لإعادة التدوير كيميائيًا دون التنازل عن مقاومتها للحرارة والمواد الكيميائية، مما يوسع من نطاق استخداماتها بشكل كبير.

بوليمرات متينة قابلة لإعادة التدوير كيميائيًا

تمكن الباحثون من إدخال مجموعة توجيهية جديدة في تصميم البوليمر، تعمل تحت ظروف محددة للسماح بتفكيك الروابط الكيميائية القوية عند وجود محفز معدني. يقول ساتوشي أوجاوا، المؤلف الرئيسي للدراسة: "كنا نعلم أننا بحاجة إلى جعل الروابط بين وحدات المونومرات قوية بما يكفي لتحمل الظروف القاسية، ولكن يمكن كسرها بسهولة لإعادة التدوير. فوجئنا بأن أحدا لم يحاول من قبل استخدام مجموعة توجيهية تفتح الروابط فقط في وجود محفز معدني."

تعمل المجموعة التوجيهية مثل قفل على الرابط، ولا ينفتح إلا عند وجود المفتاح الصحيح، وهو المحفز المعدني. استجابت البوليمرات لدرجات حرارة عالية ومواد كيميائية قاسية، ولكن عند إعادة التدوير، كان المحفز النيكلي يعمل كمفتاح لفتح الروابط بسهولة، مما أتاح إعادة تجميع البوليمر من جديد.

نحو حلول مستدامة للبلاستيك

يقول مامورو توبيسو، المؤلف الرئيسي المشارك في الدراسة: "إنها خطوة كبيرة إلى الأمام لصنع بوليمر بهذه المتانة ويمكن تفكيكه بسهولة وإعادة تدويره إلى مادة نقية في خطوات قليلة." هذا التصميم الثوري يمكن استخدامه في تصنيع بوليمرات عالية الأداء قابلة لإعادة التدوير بلا حدود وبدون فقدان في الجودة."

يؤكد عمل الفريق أنه لا يتعين التضحية بالأداء من أجل قابلية إعادة التدوير. يمكن استخدام هذا التصميم في مجموعة واسعة من البوليمرات لجعل أنواع متعددة من البلاستيك قابلة لإعادة التدوير كيميائيا، مما يسهم بشكل كبير في الحد من التلوث البلاستيكي.