جامعة تكساس الأمريكية تتحقق من تقنية إعادة تدوير المركبات البلاستيكية الحرارية الصلبة المحفزة بالروثينيوم

أخبار ar.wedoany.com، أعلنت جامعة تكساس في أوستن الأمريكية عن نتائج بحثية جديدة في مجال إعادة التدوير الكيميائي للمركبات البلاستيكية الحرارية الصلبة. وقد طوّرت الجامعة بالتعاون مع مختبرات سانديا الوطنية عملية تفكيك بلمرة محفزة بالروثينيوم، نجحت في تفكيك بلاستيك بولي ثنائي حلقي البنتادين (pDCPD) الحراري الصلب، واستعادة ألياف سليمة من المركبات المعززة بألياف الكربون وألياف الزجاج. ونُشرت نتائج البحث في مجلة 《Science Advances》، وتتناول التحقق من إعادة التدوير الكيميائي للمواد الحرارية الصلبة المتشابكة التي يصعب إعادة صهرها وتشكيلها بالطرق التقليدية.

اعتمد فريق البحث على محفز أساسه الروثينيوم ومذيب إيثر حلقي البنتيل الميثيل (CPME)، لإحداث تفاعل تبادل الأوليفينات الذي يؤدي إلى تدمير شبكة بوليمر pDCPD. وفي ظروف تجريبية مُحسَّنة، بلغت نسبة استخدام المحفز 0.67 بالمئة مولية، ودرجة حرارة التفاعل 60 درجة مئوية، ومدة المعالجة 72 ساعة، مما أتاح تحقيق تفكيك شبه كامل للبلمرة، واستعادة أكثر من 80 بالمئة من الكسر الكتلي لشظايا البوليمر القابلة للذوبان.

أظهرت تجارب إعادة استخدام المواد المستعادة أنه بإضافة ما يصل إلى 20 بالمئة من الكسر الكتلي لشظايا البوليمر المستعادة إلى راتنج ثنائي حلقي البنتادين الطازج، يمكن إنتاج مواد معاد تدويرها ذات خصائص حرارية-ميكانيكية قريبة من خصائص pDCPD الأصلي. كما تحقق فريق البحث من صحة هذه العملية على مركبات معززة بألياف الكربون وألياف الزجاج مُحضَّرة مختبرياً وتجاريًا، حيث حافظت الألياف المستعادة على سلامتها الميكانيكية.

لا يتطلب التحقق التجريبي لهذه الطريقة وجود جو خامل، ويمكن استخدام إيثر حلقي البنتيل الميثيل الذي يُعد أقل عبئاً بيئياً من المذيبات العطرية التقليدية. وأظهر تقييم دورة الحياة والتحليل التقني-الاقتصادي في البحث أن هذه التقنية تمتلك إمكانات لتقليل العبء البيئي الناجم عن معالجة النفايات، إلا أن التكلفة الفعلية لا تزال تتأثر بسعر محفز الروثينيوم وكفاءة الاستعادة وعدد مرات إعادة الاستخدام.

وقد قدّم فريق البحث طلب براءة اختراع أمريكية للتكنولوجيا ذات الصلة، ويواصل دراسة استعادة المحفز، وقيود الانتشار التفاعلي في المركبات ذات الجدران السميكة، وتوسيع نطاق العملية. وتُعد النتائج في مرحلتها الحالية تحققاً تجريبياً لعملية إعادة التدوير الكيميائي، ولم يتم بعد إنشاء خط إنتاج تجاري لإعادة التدوير.