نجح باحثون من جامعة أوساكا في اليابان في تطوير بوليمرات متينة وعالية الأداء يمكن تفكيكها بسهولة وإعادة تدويرها إلى مواد نقية.
وأشار الباحثون إلى أن هذا الابتكار قد يوسع من استخدامات البلاستيك القابل لإعادة التدوير ويساهم في تقليل مشكلة التلوث البلاستيكي. وقد نُشرت النتائج يوم الاثنين في مجلة “Chemical Science”.
يعتبر البلاستيك أحد العناصر الأساسية في الحياة الحديثة، حيث يلعب دوراً مهماً في مجالات مثل الطب والتكنولوجيا وسلامة الأغذية بفضل قوته. ومع ذلك، يظل البلاستيك مصدراً رئيسياً للتلوث ويواجه تحديات كبيرة في عملية إعادة التدوير.
يمكن معالجة هذه المشكلة المتزايدة من خلال تطوير أنواع جديدة من البلاستيك التي تسهل عملية إعادة التدوير. يتكون البلاستيك من جزيئات تُعرف بالبوليمرات، وهي سلاسل طويلة من وحدات صغيرة متكررة تُسمى “المونومرات”.
تستخدم الطرق الحالية لإعادة التدوير الفيزيائي البوليمرات دون تفكيكها، مما يؤدي عادةً إلى الحصول على مواد مُعاد تدويرها بجودة أقل من المواد الأصلية. في المقابل، تعتمد إعادة التدوير الكيميائي، وهي طريقة أكثر حداثة، على تفكيك سلاسل البوليمرات إلى وحداتها المونومرية ثم إعادة تجميعها، مما ينتج بلاستيكاً بجودة تعادل الجودة الأصلية.
تتمثل المشكلة في أن البوليمرات المصممة لإعادة التدوير الكيميائي غالبًا ما تكون ضعيفة، حيث تكون الروابط بين الوحدات هشة لتسهيل عملية التفكيك.
ومع ذلك، تمكن الفريق من تطوير بوليمرات قوية قابلة لإعادة التدوير كيميائيًا دون المساس بمقاومتها للحرارة والمواد الكيميائية.
يقول الدكتور ساتوشي أوغاوا، الباحث المشارك في الدراسة من جامعة أوساكا: “كنا ندرك أنه يجب علينا تعزيز الروابط بين المونومرات لتكون قوية في الظروف القاسية، ولكن سهلة الكسر في ظروف معينة لإعادة التدوير. وقد فوجئنا بأن لا أحد قد جرب إدخال مجموعة موجهة تعمل كقفل، بحيث لا تنفصل الروابط إلا بوجود محفز معدني.”
وأضاف عبر موقع الجامعة أن المجموعة المستهدفة عملت كالقفل الذي لا يُفتح إلا بالمفتاح المناسب. ورغم أن البوليمرات تحملت درجات الحرارة المرتفعة والمواد الكيميائية القاسية، إلا أنه عند بدء عملية إعادة التدوير الكيميائية، تصرف المحفز النيكل كالمفتاح، مما أدى إلى فتح الروابط بسهولة وإطلاق المونومرات، مما مكن الباحثين من إعادة تركيب البوليمر الأصلي مرة أخرى.
وأشار الفريق إلى أن النتائج تمثل تقدمًا كبيرًا، حيث استطاعوا تصنيع بوليمر قوي يمكن تفكيكه وإعادة تدويره بدقة وسهولة إلى مادة نقية من خلال عدد قليل من الخطوات.
أشار الباحثون إلى أن هذا التصميم الثوري يمكن أن يُستخدم في إنتاج بوليمرات عالية الأداء قابلة لإعادة التدوير كيميائياً بشكل غير محدود ودون فقدان الجودة، مما قد يساعد في حل مشكلة التلوث البلاستيكي بشكل نهائي.
