يمكن لفئة جديدة من مواد البوليمر القابلة لإعادة التدوير أن تساعد يومًا ما في تقليل النفايات البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد

يتصارع العالم مع أزمة بلاستيكية ذات أبعاد هائلة. في كل عام، ينتهي الأمر بمئات الملايين من الأطنان من البلاستيك أحادي الاستخدام في مدافن النفايات، مما يساهم في التدهور البيئي ويشكل تهديدًا كبيرًا للنظم البيئية. على الرغم من أهمية إعادة تدوير البلاستيك، إلا أنها تواجه تحديات بسبب عمليات الفرز والتحلل المعقدة. واستجابة لهذه المشكلات، طورت مجموعة من علماء المواد المتفانين طريقة ثورية لإنشاء وتفكيك البوليمرات، مما يمهد الطريق للمواد البلاستيكية المعاد تدويرها بسهولة أكبر. يعد هذا النهج المبتكر بالتخفيف من الآثار الضارة للنفايات البلاستيكية على البيئة وحياة الإنسان.

كان للمواد البلاستيكية، التي أصبحت موجودة في كل مكان في حياتنا اليومية، تأثيرات مفيدة وضارة على حد سواء على مدى القرن الماضي. فهي متعددة الاستخدامات وخفيفة الوزن ومتينة، مما يجعلها مثالية لمجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من التعبئة والتغليف والبناء وحتى الأجهزة الطبية. ومع ذلك، فإن عيب متانتها هو ثباتها في البيئة. تشكل المواد البلاستيكية، وخاصة البولي أوليفينات، ما يقرب من نصف إجمالي المواد البلاستيكية التي يتم إنتاجها والتخلص منها سنويًا. يتم التعرف على هذه البوليمرات عادةً من خلال رموز إعادة التدوير الخاصة بها، مثل #2 و#4 و#5، أو يتم تصنيفها على أنها HDPE وLLDPE وPP. وفي حين أن استقرار هذه البوليمرات مفيد، فإنه يصبح مشكلة في مجتمع يهيمن عليه الاستهلاك ذو الاستخدام الواحد.

الحاجة إلى البلاستيك القابل لإعادة التدوير

تخيل عالماً حيث يمكن إعادة تدوير ما يقرب من نصف المواد البلاستيكية المستخدمة عدة مرات، مما يقلل الاعتماد على المواد الخام. مثل هذا الإنجاز، على الرغم من أنه لم يصل إلى إعادة التدوير بنسبة 100%، إلا أنه يمكن أن يقلل بشكل كبير من تراكم النفايات البلاستيكية في البيئة ويعزز كفاءة إعادة التدوير.

تحديات طرق إعادة التدوير الحالية

حتى عندما يصل البلاستيك إلى مرافق إعادة التدوير، فإن عملية إعادة التدوير تؤدي إلى تدهور المادة، مما يجعلها أقل قيمة وتحد من إعادة استخدامها. علاوة على ذلك، تتطلب الطريقة التقليدية لإعادة التدوير فرزًا دقيقًا، وهي مهمة معقدة بسبب التنوع الكبير في أنواع البلاستيك. في الولايات المتحدة، تجمع أنظمة إعادة التدوير أحادية الاستخدام بين مجموعة واسعة من المواد في نفس الصندوق، مما يجعل من الصعب فصل المواد البلاستيكية المختلفة. عندما يتم خلط مواد بلاستيكية مختلفة أثناء إعادة التدوير، تتضاءل خصائصها إلى حد كبير، مما يجعلها عديمة الفائدة تقريبًا.

الطريق إلى البلاستيك المستدام

في دراسة رائدة نُشرت في أكتوبر 2023، حقق فريق من العلماء إنجازًا رائعًا من خلال تطوير فئة جديدة من البوليمرات تتميز بمفهوم بسيط ولكنه مبتكر. هذه البوليمرات، المصنوعة من عنصرين أساسيين فقط – بوليمر ناعم وبوليمر صلب – تشبه إلى حد كبير البولي أوليفينات بينما تقدم ميزة مميزة تتمثل في كونها قابلة لإعادة التدوير كيميائيًا.

الابتكار الرئيسي في هذا النهج ينطوي على إنشاء ما يطلق عليه “البوليمرات متعددة الكتل”. ومن خلال ربط البوليمرين المختلفين بشكل متكرر حتى يندمجا في جزيء واحد ممدود، نجح العلماء في توليد مجموعة متنوعة من المواد. أظهرت هذه المواد نطاقًا واسعًا من الخصائص التي غطت النطاق الموجود في أنواع البولي أوليفينات المختلفة. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن عملية إنشاء هذه البوليمرات متعددة الكتل ليست مهمة بسيطة.

ولربط البوليمرات الصلبة واللينة معًا، استخدم العلماء تقنية كانت تُستخدم حتى الآن حصريًا مع الجزيئات الصغيرة جدًا. تمثل هذه الطريقة تحسنًا كبيرًا مقارنة بتقنيات البلمرة التقليدية خطوة بخطوة التي تم تطويرها في عشرينيات القرن العشرين، حيث كانت المطابقة الدقيقة للمجموعات التفاعلية في نهايات الجزيئات أمرًا ضروريًا.

تميز هذا النهج الرائد بتقدم حاسم – حيث كانت المجموعات التفاعلية متطابقة مع بعضها البعض. ويعني هذا الإنجاز أن العلماء لم يعودوا مضطرين إلى مطابقة نهايات كل وحدة بناء بشكل دقيق لإنشاء بوليمرات قادرة على منافسة البولي أوليفينات التقليدية. وباستخدام نفس الإستراتيجية في الاتجاه المعاكس، عن طريق إضافة الهيدروجين، تمكنوا من تفكيك البوليمرات بكفاءة إلى وحدات البناء المكونة لها. وقد سهلت هذه العملية الجديدة عملية الفصل السهلة وسمحت لهم بإعادة تدوير هذه المواد لمزيد من الاستخدام، مما يمثل خطوة مهمة نحو مستقبل أكثر استدامة في علوم البوليمر.

تبسيط إنتاج البلاستيك

ومع توقع زيادة تقارب الضعف في الاستخدام السنوي للبلاستيك حتى عام 2050، فإن معالجة تعقيد وكمية إعادة تدوير البلاستيك أمر بالغ الأهمية. إن النهج الجديد المتمثل في استخدام كتلتين أساسيتين فقط لإنشاء مجموعة واسعة من الخصائص البلاستيكية يحمل القدرة على تقليل الحاجة إلى العديد من المواد البلاستيكية المختلفة بشكل كبير. بدلاً من الاعتماد على مواد بلاستيكية مختلفة لتطبيقات محددة، يمكن التحكم في سلوك المواد البلاستيكية عن طريق ضبط نسب كتلتي البناء.

وبينما لا تزال هناك تحديات يجب التغلب عليها وأسئلة يجب الإجابة عليها، فإن هذا العمل الرائد يمثل خطوة مهمة نحو مواد بلاستيكية أكثر استدامة. ومن خلال إنشاء مواد تحاكي خصائص المواد البلاستيكية المستخدمة على نطاق واسع، يمهد هذا البحث الطريق لتطوير تركيبات بلاستيكية لم يكن من الممكن تحقيقها في السابق باستخدام الأساليب الحالية. ومع الوعد بتوفير مواد بلاستيكية قابلة لإعادة التدوير بسهولة أكبر، فإننا نقترب خطوة واحدة من معالجة أزمة البلاستيك وخلق مستقبل أكثر استدامة لكوكبنا.

المصدر: theconversation.com

الصورة من عمل:  tanvi sharma on Unsplash