Naukowcy opracowali metodę wykorzystania laserów do rozbijania cząsteczek plastiku i innych materiałów na najmniejsze części w celu ich ponownego wykorzystania w przyszłości, jak ogłosili dzisiaj.
Metoda ta polega na umieszczeniu tych materiałów na dwuwymiarowych materiałach zwanych dichalkogenkami metali przejściowych, a następnie naświetlaniu ich światłem.
Odkrycie ma potencjał, aby poprawić sposób, w jaki obecnie radzimy sobie z plastikami, które trudno się rozkładają. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Communications.
„Wykorzystując te unikalne reakcje, możemy odkrywać nowe ścieżki przekształcania zanieczyszczeń środowiska w cenne, nadające się do ponownego użycia substancje chemiczne, co napędza rozwój bardziej zrównoważonej i cyrkularnej gospodarki” — powiedział Yuebing Zheng, profesor w Walker Department of Mechanical Engineering w Cockrell School of Engineering na University of Texas w Austin i jeden z liderów projektu. „To odkrycie ma ważne implikacje dla rozwiązywania problemów środowiskowych i rozwoju dziedziny zielonej chemii”.
Zanieczyszczenie plastikiem stało się globalnym kryzysem środowiskowym, a miliony ton odpadów plastikowych gromadzą się na wysypiskach i w oceanach każdego roku. Tradycyjne metody degradacji plastiku są często energochłonne, szkodliwe dla środowiska i nieskuteczne. Naukowcy przewidują wykorzystanie tego nowego odkrycia do opracowania wydajnych technologii recyklingu plastiku w celu zmniejszenia zanieczyszczenia.
Naukowcy wykorzystali światło o niskiej mocy, aby rozbić wiązania chemiczne plastiku i stworzyć nowe, przekształcając materiał w emitujące światło punkty węglowe. Te punkty węglowe cieszą się dużym popytem ze względu na wszechstronność nanomateriałów na bazie węgla i potencjalnie mogą być używane jako urządzenia pamięci w urządzeniach komputerowych nowej generacji.
„To ekscytujące, że możemy przekształcać tworzywa sztuczne, które nigdy nie ulegają degradacji, w materiały przydatne w wielu różnych gałęziach przemysłu” – powiedziała Jingang Li, doktorantka na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, która rozpoczęła te badania na Uniwersytecie Teksańskim w Austin.
Konkretna reakcja, do której się odniósł, nazywa się „aktywacją CH”, w której wiązania węgiel-wodór w cząsteczkach organicznych są selektywnie rozrywane i przekształcane w nowe wiązania chemiczne. W tym badaniu materiał 2D katalizował reakcję, zamieniając cząsteczki wodoru w gaz, co pozwoliło cząsteczkom węgla łączyć się ze sobą, tworząc punkty węglowe przechowujące informacje.
Potrzebne są dalsze badania i rozwój, aby zoptymalizować ten proces aktywacji CH napędzany światłem i zwiększyć jego skalę do zastosowań przemysłowych. Jednak badania te stanowią ważny postęp w poszukiwaniu zrównoważonych rozwiązań dla gospodarki odpadami z tworzyw sztucznych.
Proces aktywacji CH pod wpływem światła przedstawiony w tym badaniu można zastosować do wielu długołańcuchowych związków organicznych, w tym polietylenu i surfaktantów powszechnie stosowanych w układach nanomateriałowych.
Pozostali współautorzy pochodzą z University of Texas w Austin, Tohoku University w Japonii, University of California w Berkeley, Lawrence Berkeley National Laboratory, Baylor University i Pennsylvania State University.
Prace badawcze były wspierane grantami z Narodowych Instytutów Zdrowia, Narodowej Fundacji Nauki, Japońskiego Towarzystwa Popierania Nauki, Fundacji Hirose i Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin.
