ZAP // Tohey22, Stas_K, stevanovicigor / Depositphotos
Rutgers Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, ısıya veya sert kimyasallara ihtiyaç duymadan programlanmış oranlarda kendi kendini yok eden plastikler oluşturmak için doğal bir prensip kullanarak küresel plastik atık sorununa bir çözüm sundu.
Doğa, DNA ve RNA da dahil olmak üzere polimer adı verilen birçok uzun zincirli molekül üretir, ancak bu doğal polimerler sonunda bozunur. Plastikler gibi sentetik polimerler bunu yapmaz. Neden?
“Farklılık kimyada olmalı” diyor Yuwei GuABD’deki Rutgers Üniversitesi’nde araştırmacı ve plastik üretimini mümkün kılan yenilikçi bir teknik geliştiren bilim adamlarından oluşan bir ekibin lideri bozulması planlanıyor kullanımdan kısa bir süre sonra.
Keşif, detaylı olarak madde Cuma günü dergide yayınlandı Doğa Kimyasıdayanmaktadır polimerlerin kullandığı mekanizmanın kopyalanması DNA ve RNA gibi doğal materyallerin parçalanması geleneksel sentetik plastiklerin sahip olmadığı bir kapasitedir.
Plastik olduğu kanıtlandı böyle faydalı bir malzeme Gelecekteki arkeologların izlerini kesinlikle gezegenin her köşesinde bulacağı insanlık için.
Mariana Çukuru’nun derinliklerinden Everest’in karlarına kadar, hayvanlarda ve bitkilerde içtiğimiz su tüketiyoruz ve hatta soluduğumuz havada bile. Ve ayrıca kaçınılmaz olarak vücudumuzda.
Bilim insanları zaten plastik izlerini tespit etti insan kanındahayır akciğerlerkaraciğer, böbrekler ve beyinde bile. Vücuttaki varlığı endişe verici bir dizi hastalıkla ilişkilendirilebilir.
Onu bu kadar faydalı kılan ve aynı zamanda gezegeni onunla istila etmemizin nedeni tam olarak dayanıklılığı. Plastiğin bozunması için geçen süre polimerin türüne bağlı olarak değişir, ancak onlarca yıl ve yüzyıllar arasında salınır.
Mısır nişastası veya şeker kamışından elde edilen biyoplastikler gibi biyolojik olarak parçalanabilen alternatifler zaten mevcut ancak bunların yüksek üretim maliyeti endüstriyel ölçekte kullanımını büyük ölçüde sınırlandırıyor ve bu da çok sayıda bilim insanının “geleceğin plastiği”.
Bu, bir gün New York’un kuzeyindeki Bear Mountain Eyalet Parkı’nda yürürken yerde terk edilmiş plastik şişelerle karşılaşan Yuwei Gu’nun durumudur.
Gu nedenini merak etti doğa polimerleri kullanır proteinlerde, DNA ve RNA’da, selülozda, neredeyse her yerdeancak bunlar hiçbir zaman sentetik plastiklerde olduğu gibi büyük miktarlarda birikmez. Sonra aklına şu fikir geldi: doğayı taklit etmek istediğimiz zaman bozunan plastik yaratmak.
“Bu basit bir düşünceydi: Aynı hedefe ulaşmak için doğanın yapısını kopyalamak. Ama işe yaradığını görmek inanılmazdı1″, Gu şöyle açıkladı: ifade Rutgers Üniversitesi’nden.
“Bu strateji özellikle etkilidir yararlanan plastikler için günler veya aylar boyunca kontrollü bozulmaBu nedenle gıda ambalajı veya diğer kısa ömürlü tüketici ürünleri gibi uygulamalar için büyük bir potansiyel görüyoruz.”
Nasıl çalışır?
Doğal ve sentetik polimerler arasındaki temel fark kimyasında yatıyor. Doğal polimerler “” adı verilen kimyasal yapılara sahiptir.komşu gruplar“ayrışmayı kolaylaştıran.
Bu gruplar, adı verilen iç reaksiyonları hızlandırır. nükleofilik saldırılarpolimer zincirlerinin bağlarını kıran bir işlemdir; sentetik plastiklerde bu işlem büyük miktarda enerji gerektirir.
Gu ve meslektaşları yarattı bu grupları taklit eden yapay kimyasal yapılar Ekibin karşılaştırdığı bir süreç olan komşular onları yeni plastik üretmek için kullandılar. bir kağıdı kolayca yırtılacak şekilde katlayın kırışık boyunca. Yapısındaki bu “kıvrım” sayesinde plastik binlerce kez kırılabilir normalden daha hızlı.
Gu Laboratuvarı
Rutgers Üniversitesi’ndeki bilim adamları tarafından bozunabilir bir kimyasal işlemle üretilen, otomobil tamponlarında ve tarım ekipmanlarında kullanılan, bozunması zor bir malzeme olan poli(disiklopentadien) plastik örneği
Yeni polimerin aktive edildiğinde bozunması daha kolay olmasına rağmen, temel kimyasal bileşim kalırayrışması amaçlanan ana kadar güçlü ve işlevsel kalır.
“En önemli şey, bu komşu grupların tam mekansal düzenlemesinin bozulma oranını önemli ölçüde değiştirir Polimerin yapısı”, diye açıklıyor Gu. “Yönelimini ve konumunu kontrol ederek kimyasal yapıyı, plastiğin birkaç gün içinde kendi kendine ayrışmaya başlamasını sağlayacak şekilde tasarlayabildik, oda sıcaklığında”.
Plastik ayrıştıktan sonra uzun polimer zincirleri plastiklere dönüşür. küçük parçalar Gu’ya göre bunlar yeni plastiklerin üretiminde kullanılabilir veya çevrede güvenli bir şekilde çözülebilir.
“Bu araştırma yalnızca çevreye daha duyarlı plastiklerin önünü açmakla kalmıyor, aynı zamanda tasarım olasılıklarını da genişletiyor akıllı ve reaktif polimer bazlı malzemeler birden fazla alanda,” diyor Gu.
“Stratejimiz şunları sunuyor: kimyaya dayalı pratik bir çözümbu malzemeleri yeniden düşünmek için: kullanıldığında mükemmel çalışırancak daha sonra doğal olarak ayrışmaya bırakılırlar”.