با استفاده از نانو مهندسی؛
به گزارش گروه فناوری خبرگزاری دانشجو، با الهام از تجزیه آنزیمی ماکرومولکول‌ها در سامانه‌های سلولی، دانشمندان آزمایشگاه آمز کاتالیست نانوساختاری را توسعه دادند که می‌تواند پلی‌اتیلن با چگالی بالا (HDPE) و سایر پلی‌الفین‌ها را به آلکان‌های محدوده دیزل و روانساز‌ها تبدیل کند، این کار با استفاده از روش هیدروژنولیز انتخابی انجام می‌شود. نتایج یافته‌های محققان این پروژه می‌تواند برای توسعه راهبرد‌های بازیافت زباله‌های پلاستیکی یکبار مصرف مفید باشد.
این نانوکاتالیست که به تازگی توسعه یافته، از هسته‌ای از جنس پلاتین تشکیل شده که توسط کانال‌های نانوذرات سیلیس نانوحفره‌ای احاطه شده است. زنجیر‌های پلیمری بلند از طریق کانال‌های منافذ سیلیس عبور کرده تا به سایت‌های فعال هسته پلاتین برسند.
اندازه و طراحی ساختاری این کاتالیست به‌گونه‌ای است که نانوذرات را قادر می‌سازد تا زنجیره‌های پلیمری بلند را در هیدروکربن‌ها به شکل یکنواخت کوتاه کنند. این فناوری، پتانسیل بالایی دارد که هیدروکربن‌ها را به محصولات نهایی مفیدی تبدیل کند.
ونیو هوانگ، استادیار شیمی در آزمایشگاه ایمز می‌گوید: «این نوع فرآیند کاتالیستی قابل کنترل هرگز در مواد معدنی به کار گرفته نشده است.»
گروه تحقیقاتی هوانگ از رزونانس مغناطیسی هسته‌ای حالت جامد (NMR) برای مطالعه برهم‌کنش بین زنجیره‌های پلیمر و کاتالیست استفاده کردند. مطالعات NMR نشان داد که ماکرومولکول‌های هیدروکربن بزرگ به راحتی از میان حفره‌های این کاتالیست حرکت می‌کنند و برهم‌کنش‌های سطح پلیمر مانع از فرار هیدروکربن‌ها از سطح کاتالیست می‌شوند.»
این رفتار شبیه اتصال و جابه‌جایی ماکرومولکول‌های زیستی از میان حفره‌ها و کانال‌های کاتالیزوری آنزیم‌ها است (آنزیم‌هایی که واکنش‌ها را بدون رها کردن زیرلایه انجام می‌دهند، نظیر آنزیم DNA پلیمراز).
هیدروژنولیز پلی‌اتیلن با این کاتالیست جدید به صورت فرآیندی انجام می‌شود که در نهایت محصولی قابل تنظیم از خانواده آلکان‌ها به وجود می‌آید.
هوانگ می‌گوید: «ما توانستیم نشان دهیم که این کاتالیست می‌تواند چندین مرحله تجزیه را روی یک مولکول انجام دهد.»
این پروژه تحقیقاتی با هدایت آزمایشگاه آمز و با مدیریت موسسه همکاری بازیافت پلاستیک (iCOUP) توسعه یافته و ادامه خواهد یافت.
این نانوکاتالیست که به تازگی توسعه یافته، از هسته‌ای از جنس پلاتین تشکیل شده که توسط کانال‌های نانوذرات سیلیس نانوحفره‌ای احاطه شده است. زنجیر‌های پلیمری بلند از طریق کانال‌های منافذ سیلیس عبور کرده تا به سایت‌های فعال هسته پلاتین برسند.
اندازه و طراحی ساختاری این کاتالیست به‌گونه‌ای است که نانوذرات را قادر می‌سازد تا زنجیره‌های پلیمری بلند را در هیدروکربن‌ها به شکل یکنواخت کوتاه کنند. این فناوری، پتانسیل بالایی دارد که هیدروکربن‌ها را به محصولات نهایی مفیدی تبدیل کند.
ونیو هوانگ، استادیار شیمی در آزمایشگاه ایمز می‌گوید: «این نوع فرآیند کاتالیستی قابل کنترل هرگز در مواد معدنی به کار گرفته نشده است.»
گروه تحقیقاتی هوانگ از رزونانس مغناطیسی هسته‌ای حالت جامد (NMR) برای مطالعه برهم‌کنش بین زنجیره‌های پلیمر و کاتالیست استفاده کردند. مطالعات NMR نشان داد که ماکرومولکول‌های هیدروکربن بزرگ به راحتی از میان حفره‌های این کاتالیست حرکت می‌کنند و برهم‌کنش‌های سطح پلیمر مانع از فرار هیدروکربن‌ها از سطح کاتالیست می‌شوند.»
این رفتار شبیه اتصال و جابه‌جایی ماکرومولکول‌های زیستی از میان حفره‌ها و کانال‌های کاتالیزوری آنزیم‌ها است (آنزیم‌هایی که واکنش‌ها را بدون رها کردن زیرلایه انجام می‌دهند، نظیر آنزیم DNA پلیمراز).
هیدروژنولیز پلی‌اتیلن با این کاتالیست جدید به صورت فرآیندی انجام می‌شود که در نهایت محصولی قابل تنظیم از خانواده آلکان‌ها به وجود می‌آید.
هوانگ می‌گوید: «ما توانستیم نشان دهیم که این کاتالیست می‌تواند چندین مرحله تجزیه را روی یک مولکول انجام دهد.»
این پروژه تحقیقاتی با هدایت آزمایشگاه آمز و با مدیریت موسسه همکاری بازیافت پلاستیک (iCOUP) توسعه یافته و ادامه خواهد یافت.
ارسال نظرات