Katalitik Karbon-Karbon Bağ Bölünmesi ve Karbon-Element Bağ Oluşumu Biyobozunur Sürfaktanlar Olarak Poliolefinlere Yeni Hayat Veriyor
Ames Laboratuvarı liderliğinde bir Enerji Sınır Araştırma Merkezi olan Plastiklerin Kooperatif Geri Dönüşümü Enstitüsü’ nden (iCOUP) bilim insanları, atık plastiklerden çeşitli uygulamalarda yüzey aktif maddeler ve deterjanlar olarak kullanılan biyolojik olarak parçalanabilen, değerli kimyasallar sağlayan kimyasal bir proses keşfettiler. Bu proses, plastikler için daha sürdürülebilir ve ekonomik olarak uygun yaşam döngüleri yaratma potansiyeline sahiptir.
Fotoğraf: Alüminyum uç gruplarının girişi ile polimerlerin uzun hidrokarbon zincirleri daha kısa birimlere kırılmıştır.
Araştırmacılar çalışmalarını, atılan tüm plastiklerin yarısından fazlasını temsil eden ve oyuncaklar, gıda ambalajları, boru sistemleri, su şişeleri, kumaşlar, ayakkabılar, arabalar ve mobilyalar gibi akla gelebilecek neredeyse her tür ürünü içeren poliolefinlerin yeniden yapılandırılması üzerinde hedeflediler.
İCOUP yöneticisi Aaron Sadow, “Plastikler ve özellikle poliolefinler çok başarılı diyebileceğiniz malzemelerdir” dedi. “Kullandığımız tüm uygulamalar için bu malzemeler harika – güçlü, hafif, termal olarak kararlı, kimyasal olarak dirençli – ancak sorun artık onlara ihtiyacımız kalmadığında ortaya çıkıyor.”
Bunların hepsi, poliolefin plastiklerin kimyasal yapısında, onları o kadar sert ve dayanıklı kılar ki, – uzun, güçlü karbon-karbon bağ zincirleri – aynı zamanda parçalanmalarını da zorlaştırır. Poliolefinler ayrıca genellikle yapıbozum işlemlerinde hedeflenebilecek kimyasal gruplardan yoksundur. Plastiğin geri dönüştürülmesine yönelik mevcut birçok işlem daha az değerli, daha az kullanılabilir bileşenlerle sonuçlanarak, geri dönüşümün ekonomik fizibilitesini çok daha az çekici hale getirir.
Yeni proses, bilimin polimerizasyonun –uzun polimer şeritlerin birleşmesi- temel adımları hakkında zaten bildiklerini kullanıyor ama tersine, zincirlerdeki karbon-karbon bağlarının bir kısmını kırarak. Karbon-karbon bağlarının birkaçı koptuğunda, kısaltılmış polimer zincirleri reaktif türler oluşturmak için bir alüminyum uç grubuna aktarılır. Bu yeni proses için katalizörler ve reaksiyonlar, iyi anlaşılmış katalitik kimyadan yararlanarak alken polimerizasyonunda kullanılanlarla ilgilidir. Son olarak, bu yeni dönüşümün ara maddeleri kolayca yağ alkollerine veya yağ asitlerine dönüştürülür ya da deterjanlar, emülgatörler, farmasötikler ve kozmetikler gibi birçok yönden değerli kimyasallar veya malzemeler oluşturmak için diğer sentetik kimyada kullanılır. Süreç katalitik olarak kontrol edildiğinden, sentez için istenen ürün zinciri uzunlukları hedeflenebilir.
Prosesin en iyi yanı, polietilen ve polipropilen başlangıç materyallerinden farklı olarak son ürünlerinin biyolojik olarak parçalanabilir olmasıdır.
“Yağ asitleri ve alkoller çevrede nispeten hızlı bir şekilde biyolojik olarak bozunur. Bu yan ürünler başka bir yerde yeni bir kullanım alanı bulmaya devam ederse, bu harika, ama aynı zamanda bir ömrü de var, bu da plastiklerin biriktiği gibi çevrede birikmeyeceği anlamına geliyor. “dedi Sadow.
###
Araştırma, Uddhav Kanbur, Guiyan Zang, Alexander L. Paterson, Puranjan Chatterjee, Ryan A. Hackler, Massimiliano Delferro, Igor I. Slowing, Fréderic A. Perras, Pingping Sun, Aaron D. Sadow tarafından yazılan ve Chem dergisinde yayınlanan.”Katalitik Karbon-Karbon Bağ Bölünmesi ve Karbon-Element Bağ Oluşumu Biyobozunur Sürfaktanlar Olarak Poliolefinlere Yeni Hayat Veriyor” başlıklı makalede daha ayrıntılı tartışılmaktadır.
Araştırma, Ames Laboratuvarı liderliğindeki Plastiklerin Kooperatif Geri Dönüşümü Enstitüsü (iCOUP) tarafından gerçekleştirildi. iCOUP, Ames Laboratuvarı, Argonne Ulusal Laboratuvarı, UC Santa Barbara, Güney Carolina Üniversitesi, Cornell Üniversitesi, Northwestern Üniversitesi ve Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’nden bilim insanlarından oluşan bir Enerji Sınır Araştırma Merkezi’ dir. Ames Laboratuvarı, Iowa Eyalet Üniversitesi tarafından işletilen bir ABD Enerji Bakanlığı Bilim Dairesi ulusal laboratuvarıdır. Ames Laboratuvarı yenilikçi malzemeler, teknolojiler ve enerji çözümleri yaratır. Küresel sorunları çözmek için uzmanlığımızı, benzersiz yeteneklerimizi ve disiplinler arası işbirliklerimizi kullanıyoruz. DOE’nin Bilim Ofisi, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki fizik bilimlerinde temel araştırmaların en büyük destekçisidir ve günümüzün en önemli zorluklarından bazılarını ele almak için çalışmaktadır.
Kaynak: eurekalert.org
