پلی استایرن سیاه که به طور گسترده در ظروف غذا، درب قهوه و بسته‌بندی منفعت گیری می‌شود، فرآیند بازیافت زیاد سختی دارد. رنگ تیره آن که با رنگدانه سیاه کربن به دست می‌آید، اسکنرهای نوری مورد منفعت گیری در کارخانه‌های بازیافت را خنثی می‌کند و رنگدانه‌ها فرآیندهای بازیافت مرسوم را پیچیده می‌کند.

به نقل از آی‌ای، اکنون، دانشمندان دانشگاه‌های کرنل و پرینستون روشی پیشگامانه تشکیل کرده‌اند که از نور خورشید و خود کربن سیاه برای تبدیل این زباله‌های چالش برانگیز به مواد قابل منفعت گیری مجدد منفعت گیری می‌کند.

چالش با پلی‌استایرن سیاه

در حالی که ممنوعیت پلاستیک‌های یک بار مصرف در حال افزایش است، پلی استایرن سیاه هم چنان رایج است. چالش‌های بازیافت آن از دو قضیه مهم نشات می‌گیرد که شامل مشکلات دسته‌بندی و نابودی انرژی‌بر می‌شود.

اسکنرهای نوری که برای مرتب‌سازی پلاستیک در تاسیسات بازیافت الزامی می باشند، نمی توانند پلی استایرن سیاه را تشخیص دهند، چون به جای بازتاب نور، نور را جذب می‌کند. این کار شناسایی و مرتب‌سازی خودکار این زباله‌ها را تقریبا غیرممکن می‌کند.

علاوه بر این، شکستن پیوندهای مولکولی پلی استایرن به طور سنتی الزام حرارت دادن آن تا بیشتر از ۵۷۲ درجه فارنهایت(۳۰۰ درجه سانتیگراد) در محفظه‌های بدون اکسیژن است. این فرآیند پرهزینه و بی فایده است و این زباله‌ها را برای بازیافت در مقیاس بزرگ نامناسب می‌کند.

یکی از جانشین‌های امیدوارکننده، تبدیل فتوترمال یا نورگرمایی است که در آن از نور برای گرم کردن پلاستیک‌ها از طریق یک ترکیب کمکی منفعت گیری می‌شود که نور را به گرمای موضعی تبدیل می‌کند. با این حال، گنجاندن این ترکیبات نگرانی‌هایی را در رابطه تشکیل زباله اضافی یا تحول خواص پلاستیک در طول منفعت گیری اولیه تشکیل می‌کند.

رویکردی تازه با منفعت گیری از کربن سیاه

به جای ترکیبات خارجی، محققان از کربن سیاه که در پلی استایرن سیاه وجود دارد، به گفتن عامل تبدیل گرما منفعت گیری کردند. این رویکرد نیاز به افزودنی‌های اضافی را از بین برد و در عین حال از یک جزء که قبلا یک مانع در نظر گرفته می‌شد، منفعت گیری شد.

محققان در آزمایش‌های خود، پلی استایرن سیاه ساخته شده در آزمایشگاه را به پودر ریز تبدیل کردند و آن را زیر نورهای ال‌ای‌دی(LED) سفید با شدت بالا قرار دادند. کربن سیاه نور را جذب کرد و گرمای موضعی تشکیل کرد که پلی استایرن را به مولکول‌های کوچک‌تری به نام استایرن ناکامی.

این استایرن‌ها، همراه با کربن سیاه باقی‌مانده، سپس به پلی استایرن تازه بازیافت شدند و فرآیند حلقه بسته‌ای به دست آمد.

هنگامی که این ماده با ضایعاتی همانند ظروف و درب مواد غذایی آزمایش شد، نتایج امیدوارکننده می بود. تا ۵۳ درصد از مواد مجدد به استایرن تبدیل شد. با نور خورشید متمرکز، راندمان به ۸۰ درصد افزایش یافت. حتی ضایعات مخلوط شده با پلی استایرن سیاه، زرد، قرمز و شفاف با بازده ۶۷ درصد در نور خورشید بازیافت شدند.

گامی به سوی بازیافت پایدار پلاستیک

اتکای این روش به نور خورشید و مواد از پیش حاضر، آن را مقرون به صرفه و پایدار می‌کند. نور متمرکز خورشید بیشترین کارایی را اراعه می‌دهد و این فرآیند را برای مناطقی که نور خورشید زیاد دارند، سازگار می‌کند.

حتی با وجود آلودگی ناشی از موادی همانند روغن کانولا یا آب پرتقال روی پلاستیک، این روش کمترین کم شدن راندمان و استحکام خود را نشان داد.

با پرداختن به چالش‌های دسته‌بندی و انرژی‌بر بودن بازیافت پلی استایرن سیاه، این نوآوری گامی مهم در جهت افت زباله‌های دفن زباله است. علاوه بر این، می‌تواند راه را برای بازیافت پلاستیک‌های رنگی دیگر که پردازش سختی دارند، هموار کند و ما را به اقتصاد دایره‌ای برای منفعت گیری از پلاستیک نزدیک‌تر کند.

همانطور که مقررات زیست محیطی در رابطه پلاستیک‌های یک بار مصرف سخت‌تر می‌شود، راه حل‌هایی همانند این می‌تواند برای مدیریت زباله‌های پلاستیکی زیاد حائز اهمیت باشد.