تمكن باحثون من جامعة أوساكا في اليابان من تطوير بوليمرات متينة وعالية الأداء يمكن تفكيكها بسهولة وإعادة تدويرها إلى مواد نقية.
وأوضح الباحثون، أن هذا الابتكار يمكن أن يُوسّع استخدامات البلاستيك القابل لإعادة التدوير ويقلل من مشكلة التلوث البلاستيكي، ونشرت النتائج، الاثنين، في دورية Chemical Science.
ويعدّ البلاستيك من أهم مكونات الحياة العصرية، حيث يدعم مجالات مثل الطب والتكنولوجيا وسلامة الأغذية بفضل قوته. ومع ذلك، يبقى البلاستيك مصدراً كبيراً للتلوث وصعباً في إعادة التدوير.
وتمكن معالجة هذه المشكلة المتزايدة من خلال تطوير أنواع من البلاستيك تُسهّل عملية إعادة التدوير. ويتكون البلاستيك من جزيئات تعرف بالبوليمرات، وهي سلاسل طويلة من وحدات صغيرة متكررة تسمى المونومرات.
وتستخدم الطرق الحالية لإعادة التدوير الفيزيائي البوليمرات دون تفكيكها؛ ما يؤدي عادةً إلى الحصول على مواد مُعاد تدويرها بجودة أقل من المواد الأصلية. أما إعادة التدوير الكيميائي، وهي طريقة أحدث، فتقوم بتفكيك سلاسل البوليمرات إلى وحداتها المونومرية ثم إعادة تجميعها؛ ما ينتج بلاستيكاً بجودة تعادل الجودة الأصلية.
لكن تكمن المشكلة في أن البوليمرات المصممة لإعادة التدوير الكيميائي عادةً ما تكون ضعيفة، حيث تكون الروابط بين الوحدات هشة لضمان سهولة التفكيك.
ونجح الفريق في تطوير بوليمرات قوية قابلة لإعادة التدوير كيميائياً دون التضحية بمقاومتها للحرارة والمواد الكيميائية.
يقول الباحث المشارك في الدراسة بجامعة أوساكا، الدكتور ساتوشي أوغاوا: كنا نعلم أنه يجب أن نجعل الروابط بين المونومرات قوية في الظروف القاسية، لكن سهلة الكسر في ظروف محددة لإعادة التدوير. وفوجئنا أن لا أحد قد جرب إدخال مجموعة موجهة تعمل مثل القفل، بحيث لا تنكسر الروابط إلا بوجود محفز معدني.
وأضاف عبر موقع الجامعة، أن المجموعة الموجهة عملت مثل القفل الذي لا يُفتح إلا بالمفتاح الصحيح. وعلى الرغم من أن البوليمرات صمدت أمام درجات الحرارة العالية والمواد الكيميائية القاسية، فإنه عند بدء عملية إعادة التدوير الكيميائية، تصرف المحفز النيكل مثل المفتاح، ففتح الروابط بسهولة، وأُطلقت المونومرات، وتمكن الباحثون من إعادة تركيب البوليمر الأصلي من جديد.
وأشار الفريق إلى أن النتائج تمثل خطوة هائلة إلى الأمام، حيث تمكنوا من تصنيع بوليمر بهذه القوة يمكن تفكيكه وإعادة تدويره بسهولة ودقة إلى مادة نقية بعدد قليل من الخطوات.
ونوَّه الباحثون بأن هذا التصميم الثوري يمكن أن يُستخدم في إنتاج بوليمرات عالية الأداء قابلة لإعادة التدوير كيميائياً بلا حدود ودون فقدان الجودة؛ مما قد يسهم في التخلص من مشكلة التلوث البلاستيكي بشكل نهائي.