مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : بسته‌بندی‌های پلاستیکی در همه‌جا دیده می‌شوند، از فروشگاه‌های مواد غذایی تا کیسه‌های پلاستیکی خرید از جنس پلاستیک هستند و این مواد پلاستیکی به جایی نمی‌روند و تجزیه آنها در محل دفن زباله صدها سال طول خواهد کشید. به‌منظور تسریع در روند تجزیه، دانشمندان دانشگاه رایس در حال تبدیل این پلاستیک‌های دور ریخته شده به مواد غیرسمی و طبیعی هستند. آنها این کار را با استفاده از یک روش تازه توسعه یافته به نام «حرارت ژول فلش» انجام می‌دهند که در آن مواد پلاستیکی تا دمای بسیار بالا به سرعت گرم می‌شوند.
در حال حاضر، چند روش بازیافت پلاستیک وجود دارد که به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد و نتایج متفاوتی دارد. متداول‌ترین روش برای بازیافت کیسه‌های پلاستیکی، فشرده‌سازی آنها در بسته‌های کوچک است که می‌تواند برای مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد. اگرچه این یک روش عالی برای استفاده مجدد از پلاستیک یکبار مصرف است، اما این پلاستیک هنوز قابل تجزیه نیست.
اما در روش «حرارت ژول فلش» پلاستیک به گرافن تبدیل می‌شود، که قابل بازیافت است. با تولید مستقیم گرافن از زباله‌های پلاستیکی، می‌توان هزینه تولید گرافن را کاهش داد. نکته مهم این است که کاهش هزینه تولید می‌تواند منجر به استفاده گسترده‌تر از گرافن در خارج از تحقیقات دانشگاهی شود. در صورتی که بتوان گرافن را با هزینه‌های تولید کمتر تولید کرد، گرافن را می‌توان به بتن، لاستیک یا آسفالت اضافه کرد تا مقاومت و عملکرد آنها را بهبود بخشد. نوآوری‌هایی از این دست باعث می‌شود گرافن به‌طور گسترده‌تری برای استفاده تجاری در دسترس باشد.
علاوه‌بر کاهش هزینه‌های تولید گرافن، استفاده از پلاستیک برای تولید گرافن دارای تأثیرات زیست‌محیطی قابل توجهی نیز است. تحقیقات نشان می‌دهد که گرافن می‌تواند طی چند ماه تجزیه شود، که بسیار سریع‌تر از سایر پلاستیک‌های معمول است.حرارت ژول فلش یک فرآیند کاملاً ساده است که شامل عبور جریان زیاد از مواد پلاستیکی است. وقتی جریانی از یک ماده رسانا مانند آهن، عبور می‌کند، به سرعت گرما تولید می‌کند. حرارت دادن با ژول فلش به این معنی است که به جای اینکه حرارت به مرور در ماده هدف افزایش یابد، جریان اولیه زیادی از مواد عبور داده شود که باعث انفجار حرارتی شود. در مورد زباله‌های پلاستیکی، با حصول شرایط مناسب، این گرمای شدید می‌تواند در واقع باعث تغییر شکل شیمیایی شود.
برای تبدیل پلاستیک به گرافن ابتدا زباله‌های پلاستیکی باید به اندازه کافی خرد شوند تا بتوانند الکتریسیته را انتقال دهند. ورق‌های بزرگ پلاستیک معمولاً نارسانا هستند، یعنی نمی‌توانند جریان الکتریکی را هدایت کنند. اما با برش زباله‌های پلاستیکی در اندازه بهینه، رسانا می‌شوند. پس از این آماده‌سازی اولیه، جریان ناگهانی و زیادی روی پلاستیک اعمال می‌شود و آن را خیلی سریع گرم می‌کند. این انفجار گرما باعث تغییر شیمیایی پلاستیک شده و گرافن با کیفیت پایین و مقداری هیدروژن و هیدروکربن تولید می‌کند. گرافن با کیفیت پایین را می‌توان سریع دوباره گرم کرد و در نتیجه یک گرافن با کیفیت بالا تولید کرد.
در پژوهشی که اخیرا در مجله نیچر به چاپ رسیده دکتر جیمز تور از دانشگاه هوستون آمریکا از زباله های پلاستیکی خودروهای فرسوده به گرافن استفاده کرده است. دفع مسئولانه وسایل نقلیه در پایان عمرشان یک نگرانی جدی زیست محیطی است. به طور خاص، زباله‌های پلاستیکی بیشترین نسبت مواد زاید بازیافت نشده را از وسایل نقلیه سبک تشکیل می‌دهند و اغلب به محل دفن زباله ختم می‌شوند. در این پژوهش قسمت های پلاستیکی این خودروها به گرافن فلش با استفاده از گرمایش ژول فلاش بهره جستند. این فرآیند نیازی به جداسازی یا دسته بندی پلاستیک ندارد و از حلال یا آب استفاده نمی کند. در این پژوهش آن ها نشان دادند که حضور گرافن در کامپوزیت پلی اورتان به عنوان یک عامل تقویت کننده، سبب بهبود استحکام کششی و همچنین باعث پایین آوردن نویز می گردد. دورنمایی که این پژوهش دارد این است که، تقاضای تجمعی انرژی و مصرف آب کمتر و کاهش پتانسیل گرمایش جهانی را در مقایسه با روش های سنتز گرافن مرسوم را به دنبال دارد.
ترجمه و ویرایش: علی صادقی نیا
منابع:
1- پایگاه خبری فناوری نانو ایران
2- https://onlinelibrary.wiley.com
