۲ سپتامبر ۲۰۲۵، عکس از نویسنده: نیتیکا والتر -تصویری ویرانگر از زباله‌های پلاستیکی در اقیانوس.عکس‌های iStock
شیمی‌دانان دانشگاه نورث وسترن فرآیندی پیشگامانه را توسعه داده‌اند که می‌تواند یکی از سخت‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی جهان را ساده کند: بازیافت پلاستیک.
روش جدید آنها مرحله وقت‌گیر جداسازی پلاستیک‌ها را حذف می‌کند و مستقیماً پلاستیک‌های یکبار مصرف سرسخت را به محصولات مفیدی مانند سوخت، موم و روان‌کننده تبدیل می‌کند.
این فرآیند به یک کاتالیزور ارزان قیمت مبتنی بر نیکل متکی است که به طور انتخابی پلی اولفین‌ها را تجزیه می‌کند، پلاستیک‌هایی که تقریباً دو سوم مصرف جهانی را تشکیل می‌دهند.به اقلام روزمره مانند بطری‌های شیر، بطری‌های چاشنی، بسته‌بندی‌های پلاستیکی، کیسه‌های زباله و ظروف یکبار مصرف فکر کنید. این پلاستیک‌ها طوری طراحی شده‌اند که بادوام باشند، اما پس از دور انداختن، در محل‌های دفن زباله و اقیانوس‌ها انباشته می‌شوند و برای دهه‌ها در برابر تخریب مقاومت می‌کنند.
در حال حاضر، بازیافت پلی‌اولفین‌ها به طرز ناامیدکننده‌ای ناکارآمد است. بازیافت مکانیکی نیاز به دسته‌بندی دقیق بر اساس نوع دارد، در حالی که رویکردهای دیگر شامل گرم کردن پلاستیک‌ها تا دماهای بسیار بالا است.
این فرآیندها پرهزینه، انرژی‌بر و اغلب مواد بی‌کیفیتی تولید می‌کنند. به همین دلیل است که نرخ بازیافت پلی‌اولفین در سراسر جهان کمتر از 10 درصد است.
تیم نورث وسترن به هیدروژنولیز روی آورد، فرآیندی که از گاز هیدروژن و یک کاتالیزور برای برش پیوندهای قوی کربن-کربن استفاده می‌کند.به جای کاتالیزورهای گران‌قیمت پلاتین یا پالادیوم، آنها یک کاتالیزور نیکل تک‌محلی را مهندسی کردند که در دماها و فشارهای پایین‌تر کار می‌کند و در عین حال از مواد کمتری نیز استفاده می‌کند.
یوسی کراتیش، نویسنده همکار، گفت: «در مقایسه با سایر کاتالیزورهای مبتنی بر نیکل، فرآیند ما از یک کاتالیزور تک‌محلی استفاده می‌کند که در دمای ۱۰۰ درجه پایین‌تر و در نصف فشار گاز هیدروژن عمل می‌کند. ما همچنین از بارگیری کاتالیزور ۱۰ برابر کمتر استفاده می‌کنیم و فعالیت ما ۱۰ برابر بیشتر است. بنابراین، ما در همه دسته‌ها برنده هستیم.»
طراحی دقیق مانند یک چاقوی جراحی مولکولی عمل می‌کند و به طور انتخابی پیوندهای موجود در پلی‌اولفین‌های شاخه‌دار را هدف قرار می‌دهد در حالی که سایر پیوندها دست‌نخورده باقی می‌مانند.
نتیجه، تجزیه شیمیایی تمیزتر و کارآمدتر پلاستیک‌های مخلوط است که روغن‌ها و موم‌های با ارزش بالایی تولید می‌کند که می‌توانند به جای بازیافت مجدد، بازیافت مجدد شوند.
یکی از شگفت‌انگیزترین نتایج زمانی حاصل شد که کاتالیزور با پلی‌وینیل کلرید (PVC)، یک پلیمر سمی که به غیرممکن کردن بازیافت معروف است، مواجه شد.
به طور معمول، آلودگی PVC کاتالیزورها را مسموم می‌کند و دسته‌های بازیافت را از مسیر خارج می‌کند. اما در این مورد، PVC در واقع عملکرد را بهبود بخشید.
کراتیش گفت: «افزودن PVC به مخلوط بازیافت همیشه ممنوع بوده است.» «اما ظاهراً، این فرآیند ما را حتی بهتر می‌کند. این دیوانه‌کننده است. قطعاً چیزی نیست که کسی انتظار داشته باشد.»
حتی زمانی که PVC یک چهارم از مخلوط زباله را تشکیل می‌داد، کاتالیزور با نتایج بهتری به کار خود ادامه داد. این انعطاف‌پذیری غیرمنتظره می‌تواند به بازیافت‌کنندگان اجازه دهد تا با جریان‌های پلاستیکی که قبلاً «غیرقابل بازیافت» بودند، مقابله کنند.
توبین مارکس، نویسنده ارشد، معتقد است که این پیشرفت می‌تواند اقتصاد بازیافت را متحول کند: «کاتالیزور جدید ما می‌تواند از این مرحله پرهزینه و پرزحمت برای پلاستیک‌های پلی‌اولفین رایج عبور کند و بازیافت را کارآمدتر، عملی‌تر و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر از استراتژی‌های فعلی کند.»
در صورت مقیاس‌پذیری، فرآیند کاتالیزور نیکل ممکن است سرانجام مسیری را برای مهار کوه زباله‌های پلاستیکی یکبار مصرف ارائه دهد و یک سردرد زیست‌محیطی جهانی را به یک جریان منابع ارزشمند تبدیل کند.
این تحقیق که توسط وزارت انرژی ایالات متحده و شرکت شیمیایی داو پشتیبانی می‌شود، در مجله Nature Chemistry منتشر شد.
