חוקרים ב-ETH ציריך אומרים כי ריאגנט זול אחד שובר זכוכית אקרילית לאבן הבניין שלה בטמפרטורה של קצת יותר מ-200 מעלות צלזיוס, ומחזיר עד 98 אחוזים.
כימאים ב-ETH ציריך מצאו דרך לגרום למחזור זכוכית אקרילית לעבוד בטמפרטורות נמוכות בהרבה בהשוואה לשיטות הקיימות. האוניברסיטה פרסמה את התוצאות ב-19 באוקטובר , והצוות פרסם את המאמר שלו ב-Nature Chemistry. ה-ETH טוענת שהתהליך יכול להפוך את מיחזור החומר לכדאי מבחינה כלכלית.
זכוכית אקרילית, הנמכרת תחת שמות מותג כמו פרספקס, מופיעה בחלונות, פנסי רכב אחוריים ורהיטים. כימאים מכנים אותה פולימתיל מתאקרילט, או PMMA. כמו רוב סוגי הפלסטיק, זוהי שרשרת ארוכה של יחידות קטנות הנקראות מונומרים. כדי למחזר אותה כימית, יש לפרק את השרשרת ולאסוף את היחידות.
כימיקל אחד וללא ממס
התהליך החדש משתמש בריאגנט זול ומוכן לשימוש מקבוצת תרכובות הנקראות N-הידרוקסיאימידים. הוא אינו זקוק לממס כלל. לאחר חימום לטמפרטורה של קצת יותר מ-200 מעלות צלזיוס, הפלסטיק מתחיל להתפרק למונומר שלו, אותו הצוות יכול לאסוף ולהשתמש בו שוב.
שיטות קודמות דרשו לפחות 400 מעלות צלזיוס כדי להפעיל את אותה תגובה. לכן גישת ה-ETH מפחיתה בערך את הטמפרטורה הנדרשת בחצי. בניסויים, תפוקת המונומר הממוחזר הגיעה ל-98 אחוזים.
"מה שהופך את הגישה החדשה שלנו לכל כך מרגשת הוא הפשטות שלה", אמר ריצ'רד ויטפילד, המחבר הראשי של המאמר וחוקר לשעבר בקבוצה. אתינה אנסטסאקי, מדענית חומרים ופרופסורית ב-ETH ציריך, מובילה את הקבוצה.
מדוע טוהר מחליט על שימוש חוזר
טוהר הוא המבחן העיקרי למחזור זכוכית אקרילית, כמו לכל חומר גלם ממוחזר. פירוליזה, שיטת מיחזור כימית נפוצה לפלסטיק זה, פועלת בדרך כלל מעל 400 מעלות צלזיוס. היא מחזירה מונומר עם רמות טוהר של עד 3 אחוזים, על פי ETH. בתורם, זיהומים אלה יכולים להוריד את איכותו של כל פלסטיק חדש המיוצר מהחומר הממוחזר.
לעומת זאת, צוות ה-ETH מדווח כי המונומר שלו יוצא טהור מאוד. זה נשמר גם כאשר חומר המוצא הכיל צבעים או זיהומים אחרים. כתוצאה מכך, החוקרים אומרים שהמונומר הממוחזר יכול לייצר זכוכית אקרילית חדשה באותה איכות כמו בפעם הראשונה.
זוהי הנקודה המסחרית המרכזית. פלסטיק ממוחזר מכנית מגיע לעיתים קרובות למוצרים באיכות נמוכה יותר, משום שכל מעבר מפרק אותו. עם זאת, תהליך שמחזיר מונומר נקי יכול, באופן עקרוני, להזין את אותו מוצר שוב ושוב.
חיפוש אחר הריאגנט הנכון
קבוצתה של אנסטסאקי חיפשה את הריאגנט המתאים לפני שהחליטה על הריאגנט הזה. "חיפשנו באופן שיטתי עד שמצאנו את החומר הזה", אמרה. ובכל זאת, התוצאה תפסה את הצוות לא מוכן. "הדבר היחיד שהפתיע אותנו היה שכימיקל יחיד באמת הספיק לתגובה", הוסיפה.
ETH מקשרת את הפשטות הזו לטיעון שלה לגבי כדאיות כלכלית. בתהליך יש ריאגנט אחד ואין ממס, כך שיש פחות לקנות, לטפל ולהפריד לאחר מכן. הוא גם פועל בכמחצית החום של מסלולים ישנים יותר.
ה-ETH גם קובעת את המגבלות. השיטה עובדת רק על זכוכית אקרילית, לפי האוניברסיטה. סוגי פלסטיק אחרים יזדקקו לכימיה משלהם, כך שהתהליך לא יעזור עם פסולת פלסטיק מעורבת בפני עצמו.
מהמעבדה לבעלי הרישיונות
עד כה העבודה נמצאת בקנה מידה מעבדתי, ו-ETH לא נותנת תאריך למפעל פיילוט. האוניברסיטה הגישה בקשה לפטנט וכעת מחפשת בעלי רישיונות תעשייתיים.
בשלב הבא, הצוות מתכנן להרחיב את השיטה ולחקור כיצד התגובה פועלת ביתר פירוט. לאחר מכן, הוא רוצה לפתח תוספים שיזרזו את הפירוק ויגדילו את התפוקות. החוקרים מתכננים גם לבדוק את אותו עיקרון על פוליסטירן, פלסטיק נוסף הנמצא בשימוש נרחב.
אנסטסאקי צופה תחום צפוף. "התחרות במחזור פלסטיק כימי היא עזה", אמרה. קבוצות מחקר וחברות אחרות מפתחות גם הן טכנולוגיית מיחזור כימי לפלסטיק.
לעת עתה, תוצאת ה-ETH מראה כיצד ייראה מיחזור זכוכית אקרילית עם פחות חום ופחות תשומות. המבחן הבא הוא בעל רישיון שמוכן לקחת את זה מעבר למעבדה. עד אז, עלויותיו בקנה מידה גדול נותרות לא מוכחות.
