مقاله ای از حمید رقمی: تازه هایی از دنیای پلاستیک ها

بسپار/ایران پلیمر  1- تهیه سوخت هواپیما “و شرکا” از پسماندهای پلی اتیلن 

روشی جدیدکه پلی اتیلن را در (فقط) یک ساعت به سوخت مایع تبدیل می کند.
پسماندهای پلی اتیلن  را می توان از طریق بازیافت شیمیائی به  مواد سوختی و مواد  شیمیائی پایه تبدیل کرد.
معضلی به نام پسماندهای پلاستیکی
دنیا درحال دفن شدن درانبوهی از پسماندهای پلاستیکی است و آسیب های آن همه جا را فراگرفته است، از محیط های زندگی  گرفته تا جنگل های ظاهراً (هنوز) بکر، ازاعماق اقیانوس ها گرفته تا زمین های پوشیده از برف و…

فراموش نشود معضل ورود ریز پلاستیک ها به چرخه مواد غذائی از مسیرهای گوناگون و تبدیل آن به یک خطر بالقوه  برای سلامتی انسان
بازیافت پلاستیک ها
آنچه که ازمجموعه پلاستیک ها درجهان تا کنون قابل بازیافت بوده است،حداکثر 20% است. درآمریکا میزان پلاستیک های  بازیافتی فقط حدود 9% از این مواد می باشد.
بازیافت عموماًً با مشکلات زیادی همراه است، در روش های مکانیکی، پلاستیک ابتدا ذوب و سپس به شکل های دلخواه فرم دهی می شود و البته از این طریق کیفیت آن به میزان قابل ملاحظه ای پائین می آید و معمولا دیگربرای برخی از کاربردها ، از جمله در صنایع غذائی و بهداشتی قابل استفاده نیست. همچنین پیشنهادها و روش هائی کم و بیش قابل اجرا برای تجزیه و بازیافت پلاستیک ها بااستفاده از باکتری ها، آنزیم ها و کاتالیزاتورهای ویژه قابل دسترسی شده اند که قادرند پسماندهای پلاستیکی را تجزیه کرده و به هیدروکربن های مفید تبدیل کنند. این روش ها نیز به رغم کارهای صورت گرفته و بعضاً به نتیجه رسیده ، هنوز در ابعادی نیستند که قابلیت اقتصادی بودن داشته باشند .
گروه سوم از روش های بازیافت روش “بازیافت شیمیائی” است که می توان از طریق  آن به محصولاتی  با کیفیت قابل قبول  نیز دسترسی پیدا کرد، با این حال ولی این روش- گذشته ازاینکه برای مخلوط انواع پلاستیک ها در پسماندها عملاً مشکلات عدیده ای را به همراه دارد- به دلایل مختلف از جمله دماهای مورد نیاز معمولاً از چرخه محصولات مقرون به صرفه به لحاظ اقتصادی،خارج می شود.
روشی جدید در بازیافت شیمیائی، تبدیل پلاستیک به مواد سوختی در 60 دقیقه
محققان روشی جدید ابداع کردند که به کمک آن می توان ضایعات پلاستیکی از پلی اتیلن را در (فقط) یک ساعت به سوخت مایع مانند نفت سفید  Kerosene یا همان سوخت هواپیما، تبدیل کرد. این روش توسط یک گروه از محققان در دانشگاه واشنگتن (Washington State University in Seattle) به سرپرستی هونگ فای لین(Hongfei Lin ) پیشنهاد و پیگیری شده است. گروه مذکور از سال ها پیش روی کاتالیزاتورهای حاوی کربن تحقیق می کند که قادر باشند پلی اتیلن را تجزیه و به هیدرو کربن های دارای طول زنجیر کوتاه (تر) تبدیل کنند. آن ها موفق شدند در این روش پلاستیک را به سوخت هواپیما تبدیل نمایند. این روش ولی یک نقطه ضعف اساسی داشت و آن اینکه نیاز به دماهای نسبتاً بالا وزمان طولانی داشت. گروه مذکوراکنون روش فوق را بهینه سازی کرده، بطوری که در دماهای پائین تر، حدود 220 درجه سلسیوس قابل انجام است.  در این روش پلی اتیلن تا حدود 90%  به هیدروکربن های با 8تا 16 اتم کربن تجزیه شد و به این ترتیب به قول محققان فعال روی این پروژه ” می تواند مسیری برای بدست آوردن محصولات بسیارارزشمند از ضایعات پلی اتیلن  و مشابه  باشد ”
پلی اتیلن ، ماده مصنوعی یا پلیمر شماره 1 ، به عنوان پرکاربرد و پرمصرف ترین ماده مصنوعی یا “پلاستیک” است، از جمله  در کیسه های پلاستیکی، دبه های پلاستیکی برای آب، شیر، تیوپ های شامپو و سایر محصولات بهداشتی وآرایشی ، خطوط لوله مقاوم در مقابل خوردگی، مبلمان اداری، مبلمان فضای باز مانند پارک ها و…
به گفته هونگ فای لین ” در صنایع بازیافت معمولاً هزینه ها تعیین کننده اند و درحال حاضر هزینه ها معمولاً بالاهستند.   نوع تکنولوژی که ما ابداع کردیم، قادرخواهد شد این هزینه ها را بطوری کاهش دهد که به حد و حدود مرزهای مقرون به لحاظ صرفه اقتصادی برسند. دراین میان آنچه بیشتر مورد توجه می باشد، این است که هنوز روش های کارا برای قابل  استفاده کردن یا بازیافت مخلوط انواع پلاستیک ها ( یا مواد مصنوعی) پیدا نشده اند و حتی مواد مصنوعی تفکیک شده نیز کماکان  بطور محدود قابل بازیافت کامل هستند”.
عنصر روتنیم ( 44= عدد اتمی) به عنوان “زنجیرشکن” !
ویژگی مهم  این روش ، بهره گیری از یک نوع کاتالیزاتور از نوع روتنیم – کربن (Ru-C- Catalyst ) که قادراست پلیمرهای با طول زنجیر بلند را تجزیه و به مواد  سوختی یا هیدروکربن های با طول زنجیر کوتاه  تبدیل کند. این کاتالیزاتور از نانو ذرات روتنیم تشکیل شده است که روی یک سطح کربن پخش شده اند. به گفته لین (Lin) و همکاران او ” ویژگی منحصر به فرد این کاتالیزاتور از روتنیم، از هم گسستن اتصال کربن – کربن ( C-C) می باشد” همچنین و به گفته پژوهشگران مجری پروژه “این پروسه در 220 درجه سلسیوس انجام می شود وبه این ترتیب در مقایسه با روش های دیگر از میزان مصرف انرژی پائین تری سود می برد “. دراین روش، تجزیه سریع و کارآمد (efficient) پلی اتیلن با افزودن گاز هیدروژن ویک حلال به همراه یک کاتالیزاتور ویژه، به شرحی که رفت امکان پذیر گردیده است. تنظیم دقیق شرایط پخت مانند دما ، زمان ، نوع و میزان کاتالیزاتور، پارامترهائی بسیار مهم در این روش هستند. شرایط مذکور با بالانس شدن می تواند روی محصول نهائی واینکه کدام محصول قراراست حاصل شود ، تعیین کننده باشد”.به گفته سرپرست گروه ” ما با انعطاف پذیری بالا قادرخواهیم بود نوع محصول نهائی از ضایعات پلی اتیلن را تعیین کنیم ”
درخاتمه و به گفته ژیا (Jia)، یکی از همکاران گروه تحقیقاتی”ما شگفت زده شدیم از اینکه چگونه کاتالیزاتور و نوع حلال انتخاب شده در مجموع بصورت بالانس عمل می کنند. پلی اتیلن ابتدا به اِن هگزان ( n-Hexan) اضافه شد و سپس کاتالیزاتور به آن افزوده گردید. به این مخلوط درحالی که تا 220 درجه سلسیوس گرم شده بود، گاز هیدروژن با 30 بار (Bar) ( 1013 mbar = 1 atmospher) وارد گردید. سپس مشاهده شد که در ساعت اول پلی اتیلن شکسته شد وتقرباً 90% از آن به یک هیدروکربن های قابل استفاده به عنوان سوخت، تبدیل گردید. این فرایند در فاز مایع انجام گرفت و ما به این نتیجه رسیدیم که کار بخوبی پیش رفت”
منبع :
, Wissenschaftsmagazin mit News aus Wissenschaft und … 19. Mai 2021 scienexx
(Washington State University in Seattle )

2- بیس فنل اف درپلاستیک ها و نقش آن در کاهش ضریب هوشی (IQ)

ماده شیمیائی بیس فنل اف (Bisphenol F ) موجود در برخی از انواع مواد مصنوعی ( پلاستیک ها !) قادراست تغییراتی در یک نوع ژن ایجادکند که برای رشد وتکامل مغز نقش اساسی دارد .
این کشف توسط گروهی از پژوهشگران در دانشگاه  آُپسالاوکارل اشتاد (Karlstad University ) در سوئد انجام شد. مکانیزم این تأثیر گذاری نشان داد که قرارگرفتن در معرض این ماده شیمیائی در مرحله جنینی، می تواند  با یک کاهش ضریب هوشی در سن 7 سالگی مرتبط باشد.
گزارش این تحقیق در نشریه Environment International منتشر گردیده است .
پروفسور کارل گوستاو بورنه هاگ   Carl Gustaf Bornehag  سخنگو و همزمان رئیس گروه تحقیقاتی سوئدی دراین پروژه  است . Swedish  Environmental Longitudinal, Mother and child, Asthma and allergy (SELMA)
به گفته پروفسور بورنه هاگ ” فاکتور های خارجی( نیز) قادرند تغییرات ژنتیکی ایجاد کرده و به این ترتیب در فعالیت ژن ها دخل وتصرف کنند. این تغییرات دربرخی ازژن ها از طریق متیلاسیون (Methylation )یا اضافه شدن گروه های متیل به ساختار آن ها صورت می گیرد. افزایش این” متیلاسیون” ولی می تواند روی بخشی از دی اِن ای (DNA) تأثیرگذار باشد و مکانیسم (سلولی)” روخانی” از این بخشِ (تغییریافته) را با مشکل مواجه کند. پژوهشگران سطح (میزان) بیس فنل اف (BPF- level)  درادرار زنان باردار را در سه ماهه اول بارداری و در نوزادن متولد شده  اندازه گیری و مقایسه کردند. متعاقب این بررسی ها سپس میزان متیلاسیون دی اِن ای (DNA- Methylation ) در سن 7 سالگی اندازه گیری شده و همزمان  مهارت های شناختی در مغز(cognitive skills )مورد مطالعه و بررسی قرارگرفت. جنین که  ازطریق جفت ( placenta ) با خون مادر در تماس قرار دارد، تحت تأثیر مواد موجود در بدن مادر نیز قرار می گیرد.  بررسی ها و اندازه گیری ها نشان دادند که جنین هائی که در معرض تأثیر یک دوزاژ بالا از بیس فنل اف قرارداشتند ، متیلاسیون در یک بخش از ژنِ موسوم به  GRIN2B در آن ها که  نقشی کلیدی دارد، افزایش یافته است. همچنین مشخص گردید که یک دی اِن ای- متیلاسیون بالا با یک ضریب هوشی کاهش یافته مرتبط است .
ااِلین اِ نگ دال (Elin Engdahl) پژوهشگر محیط زیست وتوکسیکولوژی در دانشگاه  Uppsala ( سوئد)  و یکی از اعضای گروه تحقیقاتی مذکور معتقداست که” متیلاسیون دی اِن ای به عنوان عامل اصلی در تأثیر گذاری بیس فنل اف روی ضریب هوشی شناسائی گردید.” دراین مطالعات همچنین مشخص گردید که 25% کودکان 7 ساله که در دهمین هفته بارداری  مادر تحت تأ ثیر میزان بالائی از بیس فنل اف قرار داده شدند ، یک کاهش ضریب هوشی دو درجه ای نسبت به 25% از کودکان مشابه که در معرض میزان کمتری بیس فنل اف قرارداشتند مشاهده گردیده است. البته ممکن است این عدد برای یک فرد نسبتاً کوچک باشد، ولی وقتی درسطح عمومی (و آماری) مورد بررسی  قرار می گیرد، قابل توجه خواهد بود .
مختصری در ارتباط با بیس فنل اف :

بیس فنل ها در ساخت رزین های اپوکسی و ماده مصنوعی پلی کربنات کماکان از مهم ترین مواد اولیه مصرفی  می باشند، بطوریکه می توان گفت که در کنار اِپی کلرهیدرن، از عمده ترین ها هستند. از میان بیس فنل ها  نوع بیس فنل آ – متشکل از فنل و استون- به رغم خطرات متعدد و ” متنوعِ” تا کنون شناسائی شده آن، بخصوص به علت  مهر ( منحوس) ”  یک ماده شبه هورمونی” که برآ ن کوبیده شده است، کماکان مهم ترین و پرمصرف ترین، به ویژه در ساخت رزین اپوکسی مصرفی در پوشش های حفاظت خوردگی می باشد. در کنار بیس فنل آ، از مدت ها پیش یک نوع مدیفاید شده آن متشکل از فنل و- فرم آلدهید بجای استون- نیز تولید و به بازارعرضه گردیده است، با بعضاً ویژگی های کاربردی مناسب تر و قوی تر در برخی از حوزه های مصرف رزین های اپوکسی. جزئیات مفصل این مبحث را می توان در کتاب رزین ها رنگ ها و پوشش های اپوکسی از نگارنده وبلاگ، مطالعه کرد

وبلاگ علوم و تکنولوژی رنگ