از زمانی که باکلیت در سال 1907 به عنوان اولین پلاستیک مصنوعی معرفی شد - از آن به عنوان عایق الکتریکی استفاده می شد - این دسته از مواد سبک وزن، قوی و قابل قالب گیری به ساخت دنیای مدرن کمک کرده است. پلاستیک ها جزء اصلی در طراحی و ساخت محصولات هستند و استفاده از آنها به ویژه به عنوان اقلام یکبار مصرف مانند بطری های آب و بسته بندی مواد غذایی در حال گسترش است. وزن کل پلاستیک های تولید شده در سال در حال حاضر بیش از 380 میلیون تن است و قرار است تا سال 2050 به بالای 900 میلیون تن برسد.
اما، مانند سوختهای فسیلی که از آن ساخته میشوند، پلاستیکها میتوانند پیامدهای زیستمحیطی منفی داشته باشند. تا سال 2050، تخمین زده می شود که 12 میلیارد تن زباله پلاستیکی در محل های دفن زباله یا محیط طبیعی آلوده شود. برای مقایسه، این عدد در سال 2015 حدود 4.9 میلیارد تن بود. پلاستیک های مستعمل نیز بخش بزرگی از سوختی را تشکیل می دهند که به زباله سوزهای مولد انرژی که منبع انتشار کربن هستند، تغذیه می شود. فیلمهای مستندی مانند فیلمهایی که دیوید اتنبرو روایت میکند، توجه را به مخاطرات زیستمحیطی پلاستیکهای زباله جلب کرده است. فیلم بطری های آب دور ریخته شده در حال خفه کردن حیات دریایی نیز به ایجاد اعتراض عمومی کمک کرده و آلودگی پلاستیکی را در دستور کار جهانی قرار داده است.
اگرچه امروزه بسیاری از پلاستیک ها نماد بازیافت را دارند، اما در عمل بازیافت پلاستیک خام و انرژی بر است. پلاستیک های بازیافتی نسبت به پلاستیک های تازه تولید شده از کیفیت پایین تری برخوردار هستند - استحکام کمتری دارند. به طور فزاینده ای، محصولات ساخته شده از پلاستیک های زیست تخریب پذیر، مشتق شده از منابع گیاهی یا حاوی اکسیژن و سایر مواد شیمیایی به مشتریان فروخته می شود تا در محیط زیست تجزیه شوند. با این حال، این امر تلاشهای بازیافت را پیچیده میکند، زیرا پلاستیکهای زیست تخریبپذیر تأثیر مخربی بر کیفیت پلاستیکهای بازیافتی دارند و هیچ راه مطمئنی برای کارخانههای بازیافت وجود ندارد تا این پلاستیکها را از اشکال دیگر جدا کنند.
این که چگونه پلاستیک های پایدارتر ایجاد شوند، امروزه به یکی از بزرگترین و فوری ترین سؤالات شیمی تبدیل شده است. محققان بسیاری از شاخههای این حوزه اکنون در حال کار بر روی راههایی برای کاهش زبالههای پلاستیکی و بهبود شانس بازیافت آن هستند.
یکی از این تلاش ها در شماره این هفته مجله نیچر گزارش شده است. استفان مکینگ و همکارانش در دانشگاه کنستانز در آلمان نوع جدیدی از پلی اتیلن - یکی از رایج ترین انواع پلاستیک یکبار مصرف - را توصیف می کنند که می تواند با بازیابی بیشتر مواد اولیه بازیافت شود - چیزی که انجام آن سخت است. مواد موجود و فناوری های بازیافت
این پلاستیک جدید باید بیشتر مورد آزمایش قرار گیرد و اثرات آن بر زیرساخت های بازیافت موجود باید ارزیابی شود. این به نوع متفاوتی از فناوری بازیافت با آنچه در مراکز بازیافت موجود موجود است نیاز دارد. اگر اتفاق نظر وجود داشته باشد که باید از آن استفاده شود، و اگر بتوان آن را افزایش داد، این پتانسیل را دارد که تغییر به سمت پلاستیک های بازیافتی را تسریع کند. این میتواند بخشی از راهحلی برای استفاده کمتر مضر از پلاستیک باشد.
اما شیمی به تنهایی می تواند ما را تا این حد پیش ببرد. اگر قرار باشد سوزاندن پلاستیک ها و تجمع مواد در اقیانوس ها و دفن زباله ها کاهش یابد، صنعت نمی تواند به تولید پلاستیک با سرعت فعلی ادامه دهد. شرکت ها باید مسئولیت بیشتری برای چرخه عمر کامل محصولات پلاستیکی خود بپذیرند. و برای این که این اتفاق بیفتد، دولت ها باید مقررات بیشتری را معرفی کنند و یک معاهده پلاستیکی پیشنهادی سازمان ملل نیز باید موفق شود.
سیستم یک طرفه
پلاستیک ها از ترکیب زنجیره ای از بلوک های ساختمانی مولکولی ساده ساخته می شوند. اجرای این فرآیند برای ایجاد مواد برای استفاده مجدد آسان نیست - اگرچه محققان پیشرفت هایی داشته اند. مانع اصلی برای بازیافت پلاستیک بهبود یافته این است که چگونه می توان پیوندهای شیمیایی را به روشی سیستماتیک و کم انرژی برای بازیابی مواد با ارزشی که پس از آن می توان برای ساخت پلاستیک های با کیفیت بالا استفاده کرد، شکست.
راه های مختلفی برای دادن زندگی پس از مرگ به پلاستیک ها وجود دارد. اینها شامل بازیافت مکانیکی است - به موجب آن آنها خرد می شوند، ذوب می شوند و دوباره به عنوان پلاستیک با کیفیت پایین استفاده می شوند. گزینه دیگر این است که آنها به صورت شیمیایی بازیافت شوند - با شکستن پیوندهایی که مولکول های پلاستیکی طولانی را در کنار هم نگه می دارند و مولکول های کوچکتر و مفیدی را ایجاد می کنند که می توانند به پلاستیک های جدید تبدیل شوند. رویکرد دوم، احتمالا سختتر از این دو، همان چیزی است که مکینگ و همکارانش روی آن کار کردهاند.
این تیم یکی از چندین تیم در سراسر جهان است که در تلاش برای یافتن چنین راهی برای بازیافت پلی اتیلن بوده است. مکینگ و همکارانش با استفاده از یک منبع تجدیدپذیر، یک ماده قوی شبیه پلی اتیلن ساختند که حاوی گروههای شیمیایی است که میتوان آنها را راحتتر از پلاستیکهای معمولی تقسیم کرد و به این ماده اجازه میدهد در مرحله بازیافت تجزیه شود. دانشمندان توانستند تقریباً تمام مواد اولیه را از طریق فرآیند بازیافت بازیابی کنند و از آن مواد پلی اتیلن مانند را دوباره بسازند.
این کار پس از کار تیم دیگری انجام شد که یافتههای مشابهی را در ماه اکتبر گزارش کردند. سوزانا اسکات از دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا و همکارانش از یک کاتالیزور برای کمک به شکستن پلی اتیلن به مولکول های کوچکتر استفاده کردند که می توانند به عنوان بلوک های شروع برای ساخت انواع مختلف پلیمر استفاده شوند.
این شیمی هوشمندانه و تحقیقات حیاتی است. این رویکرد اکنون باید برای انواع مختلف پلاستیک و در مقیاس های بزرگتر بررسی شود. اما تا زمانی که استفاده از پلاستیک در حال افزایش باشد، بازیافت به تنهایی آلودگی پلاستیک را کاهش نخواهد داد.
صنعت به خوبی از این موضوع آگاه است و با این سوال که چگونه تولیدات خود را کاهش دهد - هرچند نه به اندازه ای که نیاز دارد، درگیر است. یک پنجم شرکتهایی که بستهبندیهای پلاستیکی را میسازند یا استفاده میکنند، تعهدی به نام «تعهد جهانی اقتصاد پلاستیک جدید» که توسط بنیاد الن مک آرتور و برنامه محیطزیست سازمان ملل ایجاد شده است، متعهد شدهاند. امضاکنندگان قول میدهند که بازیافت پلاستیک را به عنوان بخشی از تعهد گستردهتر به اصول اقتصاد دایرهای، که هدف آن دستیابی به استفاده مستمر از منابع و حذف ضایعات است، افزایش دهند. اما، طبق آخرین گزارش، پیشرفت نابرابر است - به ویژه در مورد کاهش بسته بندی یکبار مصرف و استفاده از بسته بندی های کاملاً قابل استفاده مجدد.
بدیهی است که شرکت ها باید تحت فشار قرار گیرند یا بیشتر تحت فشار قرار گیرند تا اقدام کنند. اگر از آنها خواسته می شد که مسئولیت کل چرخه عمر محصولات پلاستیکی خود را بر عهده بگیرند، تمایل کمتری به استفاده از موادی داشتند که استفاده مجدد یا بازیافت آنها دشوار است. برای این منظور، یک معاهده جهانی پیشنهادی، که معادل توافقنامه آب و هوای پاریس برای آلودگی پلاستیکی توصیف میشود، باید موفق شود. در گذشته، معاهدات با هدف مقابله با تغییرات اقلیمی و از دست دادن تنوع زیستی با مخالفت و حتی تضعیف برخی در صنعت و توسط دولتهایی که به سوختهای فسیلی علاقه دارند، قرار گرفته است. تاریخ نمی تواند تکرار شود. سیاره وقت ندارد
شیمیدانان بیش از یک قرن پیش به جهان پلاستیک دادند. اما این مواد فوقالعاده مفید اکنون منبع جدی ناراحتیهای محیطی هستند. خوشبختانه، شیمیدانان هم در دانشگاه و هم در صنعت مصمم هستند که راهی بی خطر از نظر محیط زیست برای برداشتن پلاستیک بیابند. اکنون شرکتها و دولتها باید گام بردارند و مسئولیت نقش خود در انباشت زبالههای پلاستیکی را بر عهده بگیرند. اقدام نمی تواند خیلی زود انجام شود.
Nature 590، 363-364 (2021)
doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00391-7
