قام الباحثون في جامعة كورنيل بتطوير بديل قابل لإعادة التدوير للمواد البلاستيكية الحرارية، وهي فئة من المواد المتينة التي تستخدم عادة في إطارات السيارات، واستبدال مفاصل الورك وكرات البولينج. تتميز المواد الصلبة بالحرارة بهيكل بوليمر متشابك يضمن قوة ممتازة وعمر خدمة ممتاز. ومع ذلك، فإن هذا الهيكل أيضًا يجعل من المستحيل إعادة تدوير المواد الحرارية التقليدية المعتمدة على البتروكيماويات (والتي تمثل 15%-20% من إجمالي إنتاج البوليمر).

وقال بريت فوس، أستاذ الكيمياء والبيولوجيا الكيميائية في جامعة كورنيل: "في الوقت الحالي، لا يوجد معدل إعادة تدوير للمواد المتصلدة بالحرارة على مستوى العالم، ويتم حرقها أو إلقاؤها في مدافن النفايات".

لقد استجابت Flowserve Labs لهذا التحدي البيئي من خلال إنشاء بديل مصنوع من مواد من مصادر حيوية تتمتع بمتانة ومرونة المواد المتصلبة بالحرارة ولكن يمكن إعادة تدويرها وتحللها بسهولة. تم نشر الورقة في مجلة الطبيعة.

قامت مجموعة فوس بدراسة ثنائي هيدروفيوران (DHF)، وهو مونومر (أو لبنة بناء كيميائية) يمكن تصنيعه من مواد حيوية يمكن أن تتنافس في النهاية مع المواد الخام البترولية.

يستخدم دريلينج DHF، وهو مونومر دوري ذو روابط مزدوجة، كوحدة بناء لعمليتي بلمرة متتاليتين. يمكن إعادة تدوير البوليمر المتقاطع الناتج عن البلمرة الثانية من خلال التسخين ويمكن أن يتحلل بشكل طبيعي في البيئة.

تتميز المواد المتصلدة بالحرارة DHF بخصائص مماثلة لتلك المستخدمة في المواد الحرارية التجارية، بما في ذلك مادة البولي يوريثين عالية الكثافة (المستخدمة في الإلكترونيات والتغليف والأحذية وما إلى ذلك) ومطاط الإيثيلين والبروبيلين (المستخدم في خراطيم الحدائق والعوازل الجوية للسيارات).

وقال فوس إن المواد المعتمدة على DHF توفر اقتصادًا دائريًا للاستخدام مقارنة بالمواد الحرارية البتروكيماوية الحالية. المادة قابلة لإعادة التدوير كيميائيًا ويمكن إعادة صياغتها إلى المونومرات المكونة لها واستخدامها من الصفر. عندما تتسرب بعض المواد إلى البيئة حتمًا، تتحلل هذه المواد إلى مكونات غير ضارة بمرور الوقت.

ويعمل الباحثون على تطبيق هذه المادة المعتمدة على DHF في الطباعة ثلاثية الأبعاد. كما يقومون أيضًا بتجربة استخدام المزيد من المونومرات لتوسيع خصائص المادة.

وقال فوس: "لقد أمضينا 100 عام في محاولة صنع بوليمرات تدوم إلى الأبد، لكننا أدركنا أن ذلك لم يكن شيئًا جيدًا في الواقع". "الآن، نحن نصنع بوليمرات ليست أبدية ولكنها تتحلل في البيئة."

تم تجميعها من /ScitechDaily

دوى:10.1038/s41586-024-08386-w