พลาสติกชนิดใหม่สามารถนำมาใช้ซ้ำได้

พนักงานของ Lawrence Berkeley National Laboratory ซึ่งอยู่ภายใต้กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา ได้คิดค้นวัสดุโพลีเมอร์ชนิดใหม่ วัสดุชนิดนี้สามารถถอดประกอบและประกอบได้เหมือนชุดประกอบ โดยได้รูปร่าง ความหนาแน่น และเฉดสีตามต้องการโดยไม่สูญเสียคุณภาพ โพลีเมอร์ชนิดนี้เรียกว่าโพลีไดคีโตเอนามีน หรือเรียกสั้นๆ ว่า PDK

พลาสติกส่วนใหญ่ที่ผลิตทั่วโลกไม่สามารถรีไซเคิลได้ ผู้เชี่ยวชาญได้ใช้กรรมวิธีใหม่ในการผลิตที่ช่วยให้รีไซเคิลผลิตภัณฑ์ในระดับโมเลกุลได้

PET (โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต) ซึ่งเป็นพลาสติกที่รู้จักกันดีและนิยมใช้กันมากที่สุดในปัจจุบัน สามารถนำกลับมารีไซเคิลได้เพียง 25% เท่านั้น ส่วนที่เหลือจะถูกส่งไปยังเตาเผาขยะ หลุมฝังกลบ หรือตกตะกอนในดินและแหล่งน้ำ

พลาสติกมักประกอบด้วยโมเลกุลคาร์บอนยาวที่เชื่อมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างพอลิเมอร์ เนื่องจากโครงสร้างของพลาสติกทำให้พลาสติกมีความเสถียรทางเคมี นั่นคือไม่กัดกร่อน เพื่อปรับวัสดุให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะ จึงมีการเติมส่วนประกอบทางเคมีอื่นๆ ลงไประหว่างการผลิต ตัวอย่างเช่น จำเป็นต้องใช้สารเติมแต่งเพื่อทำให้พลาสติกอ่อนลงหรือในทางกลับกัน หนาแน่นขึ้น หลังจากนั้น จึงไม่สามารถขจัดสารเติมแต่งดังกล่าวออกจากส่วนประกอบได้อีกต่อไป แม้จะผ่านการแปรรูปพลาสติกแบบพิเศษแล้วก็ตาม

วัสดุที่มีส่วนประกอบทางเคมีต่างกันจะถูกผสม รวมกัน และหลอมละลายระหว่างกระบวนการรีไซเคิล คุณสมบัติของพลาสติกรีไซเคิลนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะคาดเดาได้

การรีไซเคิลพลาสติกเป็นปัญหาใหญ่ทั่วโลก ปัญหาเรื่องมลพิษต่อระบบนิเวศกำลังถูกหยิบยกขึ้นมาพูดถึงมากขึ้นทุกหนทุกแห่ง และเราคาดว่าสถานการณ์จะเลวร้ายลง เนื่องจากปริมาณพลาสติกที่ไม่ถูกรีไซเคิลและถูกผลิตเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

ปรากฏว่าโมโนเมอร์ที่ประกอบเป็น PDK สามารถกำจัดออกได้ง่ายๆ เพียงจุ่มวัสดุลงในของเหลวที่มีฤทธิ์เป็นกรดสูง ซึ่งจะทำลายพันธะระหว่างโมโนเมอร์และส่วนประกอบเพิ่มเติม

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบความสามารถนี้ของ PDK เมื่อนำกรดต่างๆ มาใช้กับภาชนะแก้วที่ใช้ในการเตรียมส่วนผสมของกาว ผู้เชี่ยวชาญสังเกตเห็นว่ากาวมีการเปลี่ยนแปลง สิ่งนี้บังคับให้พวกเขาวิเคราะห์พลาสติกโดยใช้การเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์และสเปกโตรสโคปี ซึ่งเผยให้เห็นถึงความดั้งเดิมของโมโนเมอร์

การทดลองเพิ่มเติมแสดงให้เห็นว่าสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดจะสลายพอลิเมอร์ PDK ให้กลายเป็นโมโนเมอร์ ในขณะเดียวกันก็แยกออกจากโมเลกุลอื่นๆ โมโนเมอร์เหล่านี้สามารถแปลงกลับเป็นพอลิเมอร์ได้ ซึ่งหลังจากรีไซเคิลแล้วจะไม่มีส่วนประกอบอื่นๆ เหลืออยู่เลย ผู้เชี่ยวชาญแนะนำว่าพลาสติกประเภทใหม่นี้อาจกลายเป็นวัสดุทดแทนที่มีแนวโน้มดีของวัสดุอื่นๆ ที่ไม่สามารถรีไซเคิลได้

ผู้เชี่ยวชาญได้วางแผนการพัฒนาพลาสติก PDK ที่มีคุณสมบัติทางเทอร์โมเมคานิคส์หลากหลายสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมสิ่งทอและการพิมพ์ 3 มิติ นอกจากนี้ ยังมีแผนการผลิตพลาสติกประเภทใหม่จากพืชและวัสดุที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมอีกด้วย

รายละเอียดของงานได้รับการนำเสนอในหน้า Nature Chemistry (www.nature.com/articles/s41557-019-0249-2)