3 اکتبر 2024 -توسط تاتیانا وودال، دانشگاه ایالتی اوهایو-اعتبار: Chem (2024). DOI: 10.1016/j.chempr.2024.08.021
محققان روشی را ابداع کرده‌اند که می‌تواند یکی از انواع مواد پلاستیکی را بادوام‌تر کند و احتمال ریزش میکروپلاستیک‌های خطرناک را کمتر کند. مطالعه آنها راهی مطمئن برای چسباندن مواد افزودنی شیمیایی به پلی وینیل کلراید (PVC) شناسایی کرده است. این کار در مجله Chem منتشر شده است.
پلاستیک های پی وی سی که در همه چیز از اسباب بازی ها، لوازم ساختمانی و بسته بندی های پزشکی یافت می شوند، در حال حاضر رتبه سوم را در میان پلاستیک های پر مصرف در سراسر جهان دارند. علیرغم استفاده گسترده، پی وی سی خالص شکننده و حساس به حرارت است و سازندگان تنها پس از تثبیت خواص آن با سایر مواد شیمیایی می توانند از آن استفاده کنند.
با این حال، این افزودنی ها یا نرم کننده ها، تنها راه حلی کوتاه مدت برای تثبیت پی وی سی هستند. با گذشت زمان، نرم‌کننده‌ها از پلاستیک‌ها خارج می‌شوند، که به مواد اجازه می‌دهد تا به مواد آلی و میکروپلاستیک‌های بالقوه خطرناک تبدیل شوند. اکنون، تیمی به سرپرستی کریستو سووف، محقق اصلی این مطالعه و دانشیار شیمی و بیوشیمی در دانشگاه ایالتی اوهایو، دریافته‌اند که استفاده از الکتریسیته برای چسباندن دائمی آن افزودنی‌های شیمیایی می‌تواند از چنین واکنش‌های ناخواسته‌ای جلوگیری کند.
سووف گفت: به جای اختلاط در این مواد شیمیایی، روش ما شامل پیوند شیمیایی ترکیب نرم‌کننده مستقیماً با PVC با پیوند آنها بر روی ستون فقرات پلیمر است.تغییر مولکول های PVC به این روش به آنها اجازه می دهد تا در برابر تغییرات شیمیایی بادوام تر و مقاوم تر شوند و در نهایت منجر به موادی با خواص قوی تر شود.
سووف گفت: “این واقعاً یکی از معدود نمونه هایی است که ما در آن داریم که در آن کنترل زیادی بر تغییر خواص PVC وجود دارد.” بنابراین این اولین قدم در اصلاح کنترل‌شده PVC است تا ویژگی‌هایی را که به آن علاقه‌مندید، اعم از سخت، کشسان یا نرم به آن بدهد.
تیم با چالش هایی روبرو شد. اصلاحات پلیمری مصنوعی اغلب با شکست مواجه می شوند زیرا واکنش ها در ابتدا برای آنالوگ های مولکول کوچک توسعه داده شدند، نه آنالوگ های مولکول بزرگ مانند PVC خالص. برای حل این مشکل، محققان کاتالیزوری را که در فرآیند خود استفاده می کردند بهینه کردند و از طریق آزمون و خطا توانستند بر مشکلاتی که هنگام ویرایش مولکول های بزرگ ایجاد می شود غلبه کنند.
به غیر از ایجاد جهش در شیمی آلی، کار این تیم پیامدهایی برای محیط زیست نیز دارد، زیرا قرار دادن یک کلاه بر سرعت تخریب پلاستیک‌ها می‌تواند برای جلوگیری از انتشار میکروپلاستیک‌ها (تکه‌های کوچک زباله‌های پلاستیکی) در محیط اطراف ما مفید باشد.
امروزه دانشمندان می دانند که این ذرات که هوا، آب و منابع غذایی ما را آلوده می کنند، هم برای انسان و هم برای حیات وحش مضر هستند. هر فرد به طور متوسط احتمالاً سالانه بین 78000 تا 211000 از این ذرات را می خورد.
سووف گفت، اما همانطور که کارشناسان شروع به درک تأثیر طولانی مدت میکروپلاستیک ها بر روی زمین می کنند، شیمیدانان آلی در حال رقابت برای یافتن راه هایی برای حذف تدریجی آنها از زندگی روزمره هستند.
او گفت: “بسیاری از شیمیدانان تلاش خود را به مطالعه مولکول های بزرگ و توسعه شیمی های جدید برای چرخه مجدد، بازیافت و اصلاح پلیمرهای شناخته شده تغییر می دهند.” به عنوان مثال، تلاش برای بازیافت محصولات پی وی سی به دلیل دمای بالایی که برای تبدیل پلاستیک به چیز دیگری لازم است، می تواند باعث تخریب بیشتر مواد شود، بنابراین این فرآیند خیلی کارآمد نیست.
اما با استفاده از روش سووف، او گفت: “شما می توانید به طور بالقوه بارها و بارها قبل از اینکه واقعاً از هم پاشیده شود، دوباره از مواد استفاده کنید و طول عمر و قابلیت استفاده مجدد آن را بهبود ببخشید.”
در آینده، زمانی که تلاش‌ها برای رفع نشت PVC به طور قابل اعتمادی افزایش یابد، کنترل بیشتری بر روی اینکه کدام مواد برای مصرف‌کنندگان بی‌خطر خواهد بود، انجام می‌شود، چیزی که این مطالعه تاکید می‌کند که در حال حاضر تنها با روش آنها امکان‌پذیر است.
سووف گفت: «هیچ راه بهتری برای انجام این کار در مقیاسی که برای اصلاح تجاری پی وی سی نیاز دارید وجود ندارد، زیرا این یک فرآیند بسیار زیاد است. “هنوز چیزهای زیادی برای بازی کردن با آنها قبل از حل وضعیت میکروپلاستیک وجود دارد، هر چند اکنون ما زمینه را برای چگونگی انجام آن فراهم کرده ایم.”
