Forskere har udviklet en måde at bruge lasere til at sprænge molekyler af plastik og andre materialer ind i deres mindste dele til fremtidig genbrug, meddelte de i dag.
Metoden går ud på at placere disse materialer oven på todimensionelle materialer kaldet overgangsmetal dichalcogenider og derefter bestråle dem med lys.
Opdagelsen har potentiale til at forbedre den måde, vi i øjeblikket håndterer plastik, der er svært at nedbryde. Resultaterne er blevet offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications.
"Ved at udnytte disse unikke reaktioner kan vi udforske nye veje til at omdanne miljøforurenende stoffer til værdifulde genanvendelige kemikalier og derved drive udviklingen af en mere bæredygtig og cirkulær økonomi," sagde Yuebing Zheng, professor i Walker Department of Mechanical Engineering ved Cockrell. School of Engineering ved University of Texas i Austin og en af projektlederne. "Denne opdagelse har vigtige konsekvenser for håndtering af miljømæssige udfordringer og fremme inden for grøn kemi."
Plastforurening er blevet en global miljøkrise, hvor millioner af tons plastikaffald ophobes på lossepladser og have hvert år. Traditionelle metoder til nedbrydning af plast er ofte energikrævende, miljøskadelige og ineffektive. Forskerne forestiller sig at bruge denne nye opdagelse til at udvikle effektive plastgenvindingsteknologier for at reducere forureningen.
Forskerne brugte laveffektlys til at bryde plastens kemiske bindinger og skabe nye, hvilket omdannede materialet til lysemitterende kulstofprikker. Disse kulstofprikker er i høj efterspørgsel på grund af alsidigheden af kulstofbaserede nanomaterialer og kan potentielt bruges som hukommelsesenheder i næste generations computerenheder.
"Det er spændende at omdanne plast, der aldrig nedbrydes til materialer, der er nyttige for mange forskellige industrier," sagde Jingang Li, en postdoc-studerende ved UC Berkeley, som begyndte denne forskning ved UT Austin.
Den specifikke reaktion, han refererede til, kaldes "CH-aktivering", hvor kulstof-hydrogen-bindinger i organiske molekyler brydes selektivt og omdannes til nye kemiske bindinger. I denne undersøgelse katalyserede 2D-materialet reaktionen og omdannede brintmolekyler til gas, hvilket gjorde det muligt for kulstofmolekyler at binde sig til hinanden for at danne kulstofprikker, der lagrer information.
Yderligere forskning og udvikling er nødvendig for at optimere denne lysdrevne CH-aktiveringsproces og skalere den op til industrielle applikationer. Denne forskning repræsenterer dog et vigtigt fremskridt i søgen efter bæredygtige løsninger til plastaffaldshåndtering.
Den lysdrevne CH-aktiveringsproces, der er demonstreret i denne undersøgelse, kan anvendes på mange langkædede organiske forbindelser, herunder polyethylen og overfladeaktive stoffer, der almindeligvis anvendes i nanomaterialesystemer.
Andre medforfattere er fra University of Texas i Austin, Tohoku University i Japan, University of California, Berkeley, Lawrence Berkeley National Laboratory, Baylor University og Pennsylvania State University.
Arbejdet blev støttet af tilskud fra National Institutes of Health, National Science Foundation, Japan Society for the Promotion of Science, Hirose Foundation og National Natural Science Foundation of China.
