به گزارش «خبرنامه دانشجویان ایران»؛ روانکنندهها که به راحتی نادیده گرفته میشوند، همان چیزی هستند که کاری میکنند تا صنعت ماشینآلات جهانی به نرمی و روانی کار کنند.
اکنون یک فرآیند جدید، پلیوینیل کلرید(PVC) را به پلیآلفااولفین(polyalphaolefin) که ماده اصلی روانکنندههای مصنوعی از جمله روغن موتور مورد استفاده در موتورهای خودرو، ماشینهای چمنزنی و توربینهای جت است، بازیافت میکند.
این توسعه توسط موسسه «ویرجینیا تک»(Virginia Tech) محقق شده و راه حلی برای کاهش ضایعات PVC و تولید روغنهای صنعتی سازگار با محیط زیست ارائه میدهد.
گولیانگ لیو(Guoliang Liu)، محقق ارشد این مطالعه میگوید: روانکنندهها قهرمانان خاموش هستند. ما اغلب متوجه وجود آنها نمیشویم، اما آنها بیسروصدا در حال کار هستند. ما میخواهیم بتوانیم این روغن را در مقیاس بزرگتری تولید کنیم تا به افراد بیشتری در جهان برسد.
بازیافت PVC
پلاستیک PVC معمولاً در لولهکشی، قابهای پنجره و کارتهای اعتباری یافت میشود. این ماده به دلیل محتوای کلر و افزودنیهای متنوع تولیدی، یکی از سختترین پلاستیکها برای بازیافت است که منجر به تجمع گسترده در محلهای دفن زباله میشود.
محققان این پلاستیک را به عنوان یک ماده اولیه صنعتی ارزشمند، دوباره احیا کردند. معماری شیمیایی PVC، به ویژه محتوای کلر سنگین و مخلوط متراکم افزودنیهای آن که ذوب و فرآوری مکانیکی را تقریباً غیرممکن میکند، مانع از بازیافت آنها شده است.
با این حال، لیو تشخیص داد که این پیچیدگی در واقع یک مزیت پنهان است؛ چرا که PVC در هسته خود اساساً پلیاتیلنی با مکانهای کلر واکنشپذیر است که منتظر تبدیل شدن هستند.
این تیم مسیری را برای تجزیه زنجیرههای پلاستیکی سفت و سخت و تبدیل یک بار زیستمحیطی به روغن مصنوعی با ارزش بالا باز کرد، زمانی که آنها تلاش برای ذوب کردن جامد ناسازگار را متوقف کردند و در عوض پتانسیل شیمیایی واکنشپذیر آن را آزاد کردند.
این ایده ساده بود. PVC به عنوان یکی از فعالترین اشکال پلیاتیلن، باید با جایگزینی اتمهای کلر با گروههای دیگر، به راحتی به برخی مولکولهای دیگر تبدیل شود.
این دستورالعمل به طرز شگفتآوری ساده است. محققان PVC دور ریخته شده را در یک حلال غوطهور میکنند، تری کلرید آلومینیوم را در کنار آلفااولفینها اضافه میکنند و مخلوط را به مدت سه ساعت در دمای ۱۵۸ درجه فارنهایت میپزند. این واکنش اتمهای سرسخت کلر را جدا کرده و زنجیرههای عظیم پلیمری را به بخشهای کوچکتر و صافتر تبدیل میکند. نتیجه یک روغن روانکننده غلیظ و کهربایی است.
پیشرفتهای بیشتر
آزمایشهای اولیه به هیچ وجه به یک ماده روان ختم نشدند. تلاشهای اولیه منجر به یک پسماند نرم و چسبنده شد که در بررسیهای عملکردی ناموفق بود.
سپس محققان به یک درک کلیدی رسیدند؛ اینکه اگر ماده خیلی نرم است، زنجیرههای پلیمری فقط باید بیشتر تجزیه شوند.
لیو برای اصلاح واکنش به سه نفر از همکارانش که آنها را «سه تفنگدار» لقب داده بود، تکیه کرد.
این کشف توجه دانشگاهیان و صنعت را به خود جلب کرده است. لیو برای تأیید عملکرد روانکننده، نمونههای روغن را برای متخصصان اصطکاک در دانشگاه A&M تگزاس فرستاد. وی با شیمیدانان محاسباتی در موسسه فناوری کالیفرنیا(Caltech) و استراتژیستهای تولید در «ویرجینیا تک» همکاری کرد تا ارزیابی کند چگونه میتوان این فرآیند را به صورت تجاری در مقیاس بزرگ توسعه داد.
وی میگوید: اول اینکه ما ثابت کردهایم که استفاده از ضایعات پلاستیکی برای ساخت روانکنندههای با عملکرد بالا امکانپذیر است. دوم اینکه این روانکنندهها سبز(پاک) هستند و میتوانند نیازهای نوظهور بازار برای پایداری را برآورده کنند.
روانکنندهها موتور آرام زیرساختهای مدرن هستند. تقاضا همچنان در سطح جهانی رو به افزایش است و روغن مصنوعی پایدار را به هدفی جذاب برای بازارهای صنعتی تبدیل میکند.
آزمایشگاه لیو نه تنها در حال پاکسازی محلهای دفن زباله است، بلکه چرخهای یک اقتصاد پاکتر را نیز روان میکند، زیرا آنها یک آلاینده سرسخت را به یک محصول با ارزش بالا تبدیل میکنند.
این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.
