فريق ياباني يطور محفزًا جديدًا لتحليل البولي يوريثين انتقائيًا من المخلفات البلاستيكية المختلطة

أخبار ar.wedoany.com، أفاد فريق بحثي من جامعة كيوشو (Kyushu University) وجامعة طوكيو (University of Tokyo) والمعهد الوطني الياباني للعلوم الصناعية والتكنولوجيا المتقدمة (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) في عدد 9 يوليو 2026 من مجلة "أنجيواندته كيمي الدولية" (Angewandte Chemie International Edition) عن تطوير محفز جديد قادر على تحليل البولي يوريثين (PU) بشكل انتقائي من المخلفات البلاستيكية المختلطة، مع الحفاظ على سلامة مواد البوليستر والبولي أميد المتواجدة معه، وذلك لتسهيل معالجتها وإعادة تدويرها. وقد اختيرت الورقة البحثية كبحث ساخن من قبل المجلة.

معظم المنتجات البلاستيكية اليومية مصنوعة من أنواع مختلفة من البلاستيك، والتي يصعب خلطها عند الذوبان، مما يؤدي إلى إنتاج مواد ملوثة أثناء عملية إعادة التدوير. ونظرًا لصعوبة وتكلفة الفرز المرتفعة، ينتهي المطاف بمعظم المخلفات البلاستيكية المختلطة بالحرق أو الدفن، مما يتسبب في فقدان دائم للمواد. يمكن تنظيف زجاجات PET وتكسيرها وصهرها وإعادة تدويرها، لكن البولي يوريثين، باعتباره سادس أكثر البوليمرات استخدامًا على نطاق واسع، والموجود في المنسوجات والإسفنج ومقاعد السيارات، لا يزال خارج نطاق أنظمة إعادة التدوير بشكل أساسي. على عكس PET، لا يذوب البولي يوريثين عند تسخينه، بل يحتاج إلى كسر روابطه الكيميائية مباشرة للمعالجة. يكمن التحدي في أن البولي يوريثين في المنتجات الفعلية يكون دائمًا تقريبًا ممزوجًا أو ملتصقًا بالبوليستر والنايلون، والطرق الكيميائية الحالية التي تحلل البولي يوريثين تتلف المواد الأخرى في الوقت نفسه.

وجد فريق البحث حلاً لهذه المشكلة من خلال الجمع بين محفز قائم على الإيريديوم ومنشط الفينولات، واستخدام غاز الهيدروجين عند درجة حرارة تتراوح بين 130 و170 درجة مئوية، مما أدى إلى تحليل البولي يوريثين بنجاح من المخلفات البلاستيكية المختلطة، بينما بقي البوليستر والنايلون المتواجدان معه دون أي تغيير. أشار البروفيسور تاكانوري إيواساكي (Takanori Iwasaki) من كلية الهندسة بجامعة كيوشو إلى أنه في الكيمياء التقليدية، تكون الإسترات أكثر تفاعلاً من الأميدات، والأميدات أكثر تفاعلاً من الكربامات، مما يعني أن البوليستر يجب أن يتحلل قبل النايلون، والنايلون قبل البولي يوريثين. من خلال الجمع بين محفز الإيريديوم ومادة مضافة مناسبة، تمكن الفريق من عكس هذا الترتيب التفاعلي، مما جعل الرابطة الأقل تفاعلاً هي التي تُكسر أولاً، بينما بقيت الروابط الأكثر تفاعلاً دون مساس.

بالإضافة إلى التجارب المخبرية، اختبر الفريق هذه الطريقة على منتجات تجارية حقيقية. تمت معالجة إسفنجة مطبخ وملابس داخلية مخلوطة (تحتوي على البولي يوريثين مع البوليستر والنايلون) بنجاح، حيث تحلل البولي يوريثين إلى مكونات قابلة لإعادة الاستخدام، بينما بقي البوليستر والنايلون سليمين. تنطبق هذه الطريقة أيضًا على أغطية الهواتف المحمولة ومقاعد السيارات المنتهية الصلاحية. ونظرًا لأن هذه العملية تحقق الفصل المادي وإعادة التدوير الكيميائي في خطوة واحدة، فإنها تفتح مسارًا جديدًا لمعالجة هذه المخلفات التي طالما اعتُبرت معقدة للغاية بحيث لا يمكن التعامل معها.

يولي الفريق اهتمامًا خاصًا لقطاعي إعادة تدوير المركبات المنتهية الصلاحية ومعالجة المراتب، حيث ينتج هذان القطاعان حاليًا كميات كبيرة من مخلفات البولي يوريثين، لكن خيارات إعادة التدوير محدودة. أضاف إيواساكي أن الطرازات الجديدة من قطارات شينكانسن اليابانية استبدلت وسائد المقاعد المصنوعة من البولي يوريثين بأخرى من البوليستر، ورغم أن ذلك يسهل إعادة التدوير، إلا أن مستوى الراحة انخفض بشكل ملحوظ. إذا أمكن معالجة البلاستيك المختلط بشكل صحيح، فلن يضطر المصنعون بعد الآن إلى إجراء هذه المقايضة. يعترف الفريق بأن التكلفة وقابلية التوسع لا تزالان بحاجة إلى حل. الإيريديوم هو المعدن الأساسي في المحفز، وهو أندر وأغلى من الذهب، لذا فإن البحث عن بدائل أرخص وزيادة كفاءة التحفيز هما الخطوتان الرئيسيتان التاليتان. تأمل إيواساكي قائلاً: إن إعادة تدوير البلاستيك هي مجرد البداية، فبصفته كيميائيًا عضويًا، أكثر ما يثيره هو القدرة على تجاوز قواعد التفاعلات الكيميائية بشكل انتقائي، على أمل أن يبني ذلك جسورًا أكثر بين الكيمياء الأساسية والمشكلات الواقعية، بدءًا من مخلفات البلاستيك وصولاً إلى تخليق الأدوية وما هو أبعد من ذلك.