ถุงพลาสติก

แต่กระบวนการใหม่ที่พัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ และ Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) สามารถเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนั้นได้ กระบวนการนี้ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในการทำให้โพลิเมอร์โพลิเอธิลีน (PE) แตกตัวเป็นก้อนที่สม่ำเสมอ ซึ่งก็คือโพรพิลีนที่มีคาร์บอน 3 โมเลกุล ซึ่งเป็นวัตถุดิบตั้งต้นสำหรับการผลิตพลาสติกมูลค่าสูงประเภทอื่นๆ เช่น โพลิโพรพิลีน กระบวนการนี้เป็นที่ยอมรับในช่วงแรกของการพัฒนา จะเปลี่ยนของเสีย ไม่เพียงแต่ถุงพลาสติกและบรรจุภัณฑ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงขวดพลาสติก PE ทุกประเภท ให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์หลักที่มีความต้องการสูง วิธีการก่อนหน้านี้เพื่อทำลายสายโซ่ของโพลิเอทิลีนต้องใช้อุณหภูมิสูงและให้ส่วนผสมของส่วนประกอบในปริมาณที่ต่ำกว่ามาก กระบวนการใหม่นี้ไม่เพียงช่วยลดความต้องการในการผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิลของโพรพิลีน ซึ่งมักเรียกว่าโพรพีน แต่ยังช่วยเติมเต็มความต้องการที่ไม่ได้รับการตอบสนองของอุตสาหกรรมพลาสติกในปัจจุบันสำหรับโพรพิลีนที่มากขึ้น John Hartwig, UC Berkeley กล่าวว่า "ในขอบเขตที่รีไซเคิลได้ พลาสติกโพลิเอทิลีนจำนวนมากจะกลายเป็นวัสดุเกรดต่ำ คุณไม่สามารถนำถุงพลาสติกแล้วทำ ถุงพลาสติก อีกใบที่มีคุณสมบัติเดียวกัน เก้าอี้ Henry Rapoport ในเคมีอินทรีย์ "แต่ถ้าคุณสามารถนำถุงโพลิเมอร์นั้นกลับไปหาโมโนเมอร์ได้ แตกมันเป็นชิ้นเล็กๆ แล้วทำโพลิเมอร์ซ้ำ จากนั้นแทนที่จะดึงคาร์บอนขึ้นมาจากพื้นดิน คุณใช้มันเป็นแหล่งคาร์บอนเพื่อทำสิ่งอื่นๆ เช่น โพรพิลีน เราจะใช้ก๊าซจากชั้นหินน้อยลงเพื่อจุดประสงค์นั้นหรือสำหรับการใช้โพรพีนอื่นๆ และเพื่อเติมเต็มช่องว่างที่เรียกว่าโพรพิลีน" พลาสติกโพลีเอทิลีนคิดเป็นสัดส่วนประมาณหนึ่งในสามของตลาดพลาสติกทั้งหมดทั่วโลก โดยมีการผลิตมากกว่า 100 ล้านตันต่อปีจากเชื้อเพลิงฟอสซิล รวมถึงก๊าซธรรมชาติที่ได้จากการแยกส่วนด้วยไฮดรอลิก ซึ่งมักเรียกว่าก๊าซจากชั้นหิน แม้จะมีโครงการรีไซเคิล แต่ผลิตภัณฑ์ PE ที่รีไซเคิลได้ถูกกำหนดให้เป็นพลาสติกหมายเลข 2 และ 4 แต่มีเพียงประมาณ 14% ของผลิตภัณฑ์พลาสติกโพลีเอทิลีนทั้งหมดเท่านั้นที่ถูกรีไซเคิล เนื่องจากความเสถียร โพลิเอทิลีนโพลิเมอร์จึงยากต่อการแตกตัวเป็นส่วนประกอบหรือแยกพอลิเมอไรซ์ ดังนั้นการรีไซเคิลส่วนใหญ่จึงเกี่ยวข้องกับการหลอมและขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์อื่นๆ เช่น เฟอร์นิเจอร์ในสวน หรือการเผาเป็นเชื้อเพลิง การแยกพอลิเอทิลีนออกจากโพลีเอทิลีนและเปลี่ยนเป็นโพรพิลีนเป็นวิธีการอัปไซเคิล กล่าวคือ การผลิตผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงกว่าจากของเสียที่ไม่มีมูลค่าเป็นหลัก ในขณะที่ลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล Hartwig และเพื่อนร่วมงานของเขาจะเผยแพร่ราย ละเอียดของกระบวนการเร่งปฏิกิริยาใหม่ในสัปดาห์นี้ในวารสารScience ตัวเร่งปฏิกิริยาสองประเภท Hartwig เชี่ยวชาญในการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะเพื่อแทรกพันธะที่ผิดปกติและเกิดปฏิกิริยาเข้าไปในสายโซ่ไฮโดรคาร์บอน ซึ่งส่วนใหญ่มาจากปิโตรเลียม จากนั้นสามารถเพิ่มกลุ่มสารเคมีใหม่ได้ที่พันธะปฏิกิริยาเหล่านี้เพื่อสร้างวัสดุใหม่ โพลิเอทิลีนไฮโดรคาร์บอนซึ่งโดยปกติจะเกิดขึ้นเป็นสายโซ่โพลีเมอร์ของเอทิลีน 1,000 โมเลกุล โดยเอทิลีนแต่ละอันประกอบด้วยคาร์บอน 2 อะตอมและไฮโดรเจน 4 อะตอม ทำให้ทีมของเขาเผชิญกับความท้าทายเนื่องจากการไม่เกิดปฏิกิริยาโดยทั่วไป ด้วยทุนจากกระทรวงพลังงานสหรัฐในการตรวจสอบปฏิกิริยาการเร่งปฏิกิริยาแบบใหม่ Hartwig และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Steven Hanna และ Richard J. "RJ" Conk จึงเกิดแนวคิดในการสลายพันธะคาร์บอน-ไฮโดรเจน 2 พันธะบนโพลิเอทิลีนด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา เริ่มแรก ตัวเร่งปฏิกิริยาอิริเดียมและต่อมาด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาแพลทินัม-ดีบุกและแพลทินัม-สังกะสี เพื่อสร้างพันธะคู่คาร์บอน-คาร์บอนที่ทำปฏิกิริยา ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นส้นเท้าของอคิลลิส ด้วยรอยแยกนี้ในเกราะของพันธะคาร์บอน-ไฮโดรเจนของโพลิเมอร์ พวกเขาจึงสามารถไขโซ่โพลิเมอร์ได้โดยทำปฏิกิริยากับเอทิลีนและตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มเติมอีก 2 ตัวที่ทำปฏิกิริยาร่วมกัน