بازیافت یکی از سخت ترین انواع پلاستیک با استفاده از نور خورشید

پلی استایرن سیاه که به طور گسترده در ظروف غذا، درب قهوه و بسته بندی استفاده می شود، فرآیند بازیافت بسیار دشواری را پشت سر می گذارد. رنگ تیره آن که با استفاده از رنگدانه کربن سیاه به دست می آید، مانع از اسکنرهای مورد استفاده در کارخانه های بازیافت می شود و رنگ ها فرآیندهای بازیافت سنتی را پیچیده می کنند.

اکنون، دانشمندان دانشگاه‌های کرنل و پرینستون روشی پیشگامانه توسعه داده‌اند که از نور خورشید و خود کربن سیاه برای تبدیل این زباله‌های سخت به مواد قابل استفاده مجدد استفاده می‌کند.

چالش با پلی استایرن سیاه

در حالی که ممنوعیت استفاده از پلاستیک های یکبار مصرف در حال افزایش است، پلی استایرن سیاه همچنان محبوب است. چالش های بازیافت از دو موضوع اصلی ناشی می شود، از جمله مشکلات مربوط به مرتب سازی و تخریب انرژی بر.

اسکنرهایی که برای مرتب سازی پلاستیک در تاسیسات بازیافت ضروری هستند، نمی توانند پلی استایرن سیاه را تشخیص دهند زیرا نور را به جای بازتابش جذب می کند. این امر شناسایی و دسته بندی خودکار این زباله ها را تقریبا غیرممکن می کند.

علاوه بر این، شکستن پیوندهای مولکولی پلی استایرن مستلزم حرارت دادن آن به بیش از 572 درجه فارنهایت (300 درجه سانتیگراد) در محفظه های بدون اکسیژن است. این فرآیند پرهزینه و ناکارآمد است و این زباله ها را برای بازیافت در مقیاس بزرگ نامناسب می کند.

یکی از جایگزین های امیدوارکننده تبدیل فتوترمال یا تبدیل فتوترمال است که در آن از نور برای گرم کردن پلاستیک از طریق یک ترکیب کمکی استفاده می شود که نور را به گرمای موضعی تبدیل می کند. با این حال، گنجاندن این ترکیبات نگرانی هایی را در مورد ایجاد ضایعات اضافی یا تغییر خواص پلاستیک در طول استفاده اولیه ایجاد می کند.

رویکردی جدید با استفاده از کربن سیاه

به جای ترکیبات خارجی، محققان از کربن سیاه موجود در پلی استایرن سیاه به عنوان عامل انتقال حرارت استفاده کردند. این رویکرد نیاز به افزودنی های اضافی را در حالی که از ماده ای استفاده می کرد که قبلاً یک مانع در نظر گرفته می شد، حذف کرد.

در آزمایشات خود، محققان پلی استایرن سیاه ساخته شده در آزمایشگاه را به پودر ریز تبدیل کردند و آن را زیر نورهای LED سفید با شدت بالا قرار دادند. کربن سیاه نور را جذب می کند و گرمای موضعی تولید می کند که پلی استایرن را به ذرات کوچکتری به نام استایرن تجزیه می کند.

این استایرن، همراه با کربن سیاه باقیمانده، سپس به پلی استایرن جدید بازیافت می‌شود و فرآیند حلقه بسته به دست می‌آید.

هنگامی که این ماده با زباله هایی مانند ظروف غذا و درب ها آزمایش شد، نتایج امیدوارکننده بود. تا 53 درصد از مواد دوباره به استایرن تبدیل می شود. با نور خورشید متمرکز، راندمان به 80٪ افزایش یافت. حتی زباله های مخلوط شده با پلی استایرن سیاه، زرد، قرمز و شفاف با بازدهی تا 67 درصد در نور خورشید بازیافت شد.

گامی به سوی بازیافت پلاستیک پایدار

اتکای این روش به نور خورشید و مواد از قبل موجود، آن را مقرون به صرفه و پایدار می کند. نور غلیظ خورشید بالاترین کارایی را فراهم می کند و این فرآیند را برای مناطقی با نور فراوان خورشید مناسب می کند.

حتی با وجود آلودگی موادی مانند روغن کانولا یا آب پرتقال روی پلاستیک، این روش کمترین افت را در کارایی و استحکام نشان داد.

این نوآوری با پرداختن به چالش‌های مرتب‌سازی و انرژی‌بر بازیافت پلی استایرن سیاه، گام مهمی در جهت کاهش زباله‌های دفن زباله است. علاوه بر این، می‌تواند راه را برای بازیافت پلاستیک‌های رنگی دیگر که پردازش آنها دشوار است، هموار کند و ما را به اقتصاد دایره‌ای استفاده از پلاستیک نزدیک‌تر کند.

از آنجایی که مقررات زیست محیطی پیرامون پلاستیک های یکبار مصرف سختگیرانه تر می شوند، چنین راه حل هایی می تواند برای مدیریت زباله های پلاستیکی بسیار مهم باشد.

منبع: خبرگزاری ایسنا