צמח מפלסטיק: ניתן להפוך פולימרים על בסיס ביו לדשן

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


פלסטיק כבש את העולם בסערה במהלך המאה האחרונה, ומצא יישומים כמעט בכל היבט של חיינו. עם זאת, עלייתם של פולימרים סינתטיים אלו, המהווים את הבסיס לפלסטיק, תרמה לבעיות סביבתיות חמורות רבות. הגרוע שבהם הוא השימוש המופרז בתרכובות פטרוכימיות וסילוק חומרים שאינם מתכלים ללא מיחזור; רק 14% מכלל פסולת הפלסטיק ממוחזרת, מה שכמעט ולא גורם לבעיה.

כדי לפתור את חידת הפלסטיק, עלינו לפתח מערכות "מעגליות", שבהן חומרי המקור המשמשים לייצור הפלסטיק מסתובבים במעגל לאחר השלכה ומחזור. במכון הטכנולוגי של טוקיו, צוות מדענים בראשות פרופסור עוזר Daisuke Aoki ופרופסור Hideyuki Otsuka הוא חלוץ רעיון חדשני. בתהליך הידידותי לסביבה החדש שלהם, פלסטיק המיוצר באמצעות ביומסה (ביופלסטיקה) ממוחזר כימית חזרה לדשנים. מחקר זה יפורסם ב כימיה ירוקה, כתב עת של החברה המלכותית לכימיה המתמקד במחקר חדשני על טכנולוגיות ברות קיימא וידידותיות לסביבה.

הצוות התמקד בפולי (isosorbide carbonate), או "PIC", סוג של פוליקרבונט מבוסס ביו שזכה לתשומת לב רבה כחלופה לפוליקרבונטים מבוססי נפט. PIC מיוצר באמצעות חומר לא רעיל המופק מגלוקוז הנקרא isosorbide (ISB) כמונומר. החלק המעניין הוא שניתן לנתק את קישורי הקרבונט המצטרפים ליחידות ה-ISB באמצעות אמוניה (NH3) בתהליך המכונה 'אמונוליזה'. התהליך מייצר אוריאה, מולקולה עשירה בחנקן שנמצאת בשימוש נרחב כדשן. למרות שהתגובה הכימית הזו לא הייתה סוד למדע, מעט מחקרים על פירוק פולימרים התמקדו בשימושים הפוטנציאליים של כל תוצרי הפירוק במקום במונומרים בלבד.

ראשית, המדענים חקרו עד כמה ניתן לבצע אמונוליזה מלאה של PIC במים בתנאים קלים (30 מעלות צלזיוס ולחץ אטמוספרי). הרציונל מאחורי החלטה זו היה להימנע משימוש בממיסים אורגניים ובכמויות מוגזמות של אנרגיה. הצוות ניתח בקפידה את כל תוצרי התגובה באמצעים שונים, כולל ספקטרוסקופיה של תהודה מגנטית גרעינית, ספקטרוסקופיה של פורייה טרנספורמציה אינפרא אדום וכרומטוגרפיה של חדירת ג'ל.

למרות שהם הצליחו לייצר אוריאה בדרך זו, הפירוק של PIC לא היה מוחלט גם לאחר 24 שעות, עם נגזרות ISB רבות עדיין קיימות. לכן, החוקרים ניסו להגביר את הטמפרטורה וגילו שניתן להגיע לפירוק מוחלט תוך כשש שעות ב-90 מעלות צלזיוס! ד"ר אאוקי מדגיש את היתרונות של גישה זו, "התגובה מתרחשת ללא כל זרז, מה שמוכיח שניתן לבצע את האמונוליזה של PIC בקלות באמצעות אמוניה מימית וחימום. לפיכך, הליך זה פשוט תפעולי וידידותי לסביבה מנקודת המבט של מיחזור כימי ."

לבסוף, כהוכחה לכך שכל מוצרי הפירוק של PIC יכולים לשמש ישירות כדשן, הצוות ערך ניסויים בגידול צמחים עם Arabidopsis thaliana, אורגניזם מודל. הם גילו שצמחים שטופלו בכל מוצרי הפירוק של PIC גדלו טוב יותר מאשר צמחים שטופלו רק עם אוריאה.

התוצאות הכוללות של מחקר זה מציגות את ההיתכנות של פיתוח מערכות דשן מפלסטיק. המערכות יכולות לא רק לסייע במאבק בזיהום ובדלדול משאבים אלא גם לתרום לעמידה בדרישות המזון הגוברות בעולם. ד"ר אאוקי מסכם בנימה גבוהה, "אנו משוכנעים שהעבודה שלנו מהווה אבן דרך לפיתוח חומרים פולימריים ברי קיימא וניתנים למחזור בעתיד הקרוב. עידן ה'לחם מפלסטיק' ממש מעבר לפינה!"

מקור הסיפור:

חומרים המסופק על ידי המכון הטכנולוגי של טוקיו. הערה: ניתן לערוך את התוכן לפי הסגנון והאורך.

.



קישור לכתבת המקור – 2021-10-28 16:32:48

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
תכנון תשתיות רפואיות

עוד מתחומי האתר