اگرچه کربن دی اکسید یک آلاینده مضر، هم برای سلامتی انسان و هم برای محیط است اما می تواند به عنوان یک ماده اولیه، در انواع فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار بگیرد.
با استفاده بیشتر از کربن دی اکسید به صورت هدفمند، میزان انتشار این گاز گلخانه ای در جو به میزان قابل توجهی کاهش پیدا خواهد کرد.
اخیراً تیمی به رهبری شیمیدانان دانشگاه Liège، یک تکنیک جدید پلیورتان (polyurethane) با استفاده از کربن دی اکسید (CO2) برای ایجاد انواع جدیدی از پلاستیک های قابل بازیافت ایجاد کرده اند.
این مطالعه که در مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شده است، می تواند راه حلی برای توسعه پلاستیک های واقعا پایدار و کم شدن آلودگی ناشی از کربن دی اکسید ارائه دهد.
کربن دی اکسید یک ترکیب شیمیایی با فرمول شیمیایی CO2 است که هر اتم کربن با دو اتم اکسیژن پیوند کووالانسی دارد. در دمای اتاق در حالت گاز است و نور مرئی را از خود عبور می دهد اما تابش مادون قرمز را جذب کرده و به عنوان گاز گلخانه ای عمل می کند.
مولکول کربن دی اکسید
کربن دی اکسید 53 درصد چگال تر از هوای خشک است، اما عمر طولانی دارد و به طور کامل در جو مخلوط می شود. حدود نیمی از انتشار اضافی CO2 توسط اقیانوس ها و زمین جذب می شود و در نهایت در سنگ ها و ذخایر آلی مانند زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی برای طولانی مدت ذخیره می شود.
کربن دی اکسید مولکولی محلول در آب است و در چرخه کربن، CO2 موجود در اتمسفر منبع اولیه کربن برای حیات روی زمین است و در آب های زیرزمینی، دریاچه ها، کلاهک های یخی و آب دریا یافت می شود.
در صورت حل شدن کربن دی اکسید در آب، کربنات و عمدتاً بی کربنات (HCO−3) را تشکیل می دهد که با افزایش سطح CO2 اتمسفر، باعث اسیدی شدن آب اقیانوس ها و دریاها می شود.
به طور کلی، نحوه استفاده از کربن دی اکسید در فرایندهای صنعتی به دو دسته استفاده مستقیم و تغییر شکل شیمیایی یا بیولوژیکی تقسیم بندی می شود.
شامل کاربرد مستقیم CO2 در صنایعی مانند غذا و دارو و تهیه نوشیدنی های کربن دار شده است.
استفاده از کربن دی اکسید در نوشابه گازدار
در این مدل، CO2 تغییر شکل می دهد (تبدیل به مواد دیگر می شود) که شامل تولید سوخت های سنتزی و تولید مواد شیمیایی مختلفی مثل پلیمرها، مواد شیمیایی آلی و مواد معدنی است.
با استفاده از کاتالیزورهای مختلف، کربن دی اکسید را می توان به انواع واسطه های شیمیایی تبدیل کرد و به موادی مثل متانول و اسید فرمیک، پلیمر، چسب و مواد دارویی تبدیل شود.
پلیمرهای مشتق از CO2 بسیار گران هستند اما با توجه به چشم انداز اتمام سوخت های فسیلی پتانسیل مناسبی خواهند داشت. در حال حاضر، تنها تعداد کمی از مواد شیمیایی به دست آمده از کربن دی اکسید، در مقیاس تجاری تولید می شوند.
پلیورتان (که اغلب به اختصار با علائم PUR و PU نمایش داده می شود) به دسته ای از پلیمرهای متشکل از واحدهای آلی اشاره دارد که توسط پیوندهای کاربامات (اورتان) به هم متصل شده اند.
بر خلاف سایر پلیمرهای رایج مانند پلی اتیلن و پلی استایرن، پلیورتان از طیف وسیعی از مواد اولیه تولید می شود. این تنوع شیمیایی، منجر به تولید پلیورتان هایی با ساختارهای شیمیایی متفاوت تولید می شود که کاربردهای مختلفی دارند.
این پلیمرها شامل فوم های سفت و انعطاف پذیر، پوشش ها، چسب ها، ترکیبات الیافی مانند اسپندکس و ورقه های پلیورتان (PUL) است. فوم ها بزرگترین کاربرد این نوع پلیمر هستند که 67 درصد از کل پلیورتان تولید شده در سال 2016 را تشکیل می دهند.
نمونه ای از پلاستیک های polyurethane
یک پلیورتان معمولاً از واکنش یک ایزوسیانات (isocyanate) با یک پلیول (polyol) تولید می شود و از آنجایی که پلیورتان حاوی دو نوع مونومر است که یکی پس از دیگری پلیمریزه می شوند، به عنوان کوپلیمرهای متناوب نیز طبقه بندی می شوند.
هم ایزوسیانات ها و هم پلیول های مورد استفاده برای ساخت پلیورتان، حاوی دو یا چند گروه عاملی در هر مولکول هستند.
ساختار پلیمر پلیورتان
تولید جهانی این پلیمر در سال 2019، 25 میلیون تن بوده که حدود 6 درصد از کل پلیمرهای تولید شده در آن سال را تشکیل می دهد. در حقیقت پلیورتان، از پلاستیک هایی است که از نوع کالایی و مصرفی هستند.
پلاستیک ها به عنوان کالا، صنعت جهانی را متحول کرده اند، چه در ساخت و ساز، چه در پوشاک، وسایل نقلیه و چه در بسته بندی مواد غذایی، این پلاستیک ها همه جا در زندگی روزمره ما وجود دارند، به طوری که استفاده جهانی از آنها در سال 2019 حدود 460 میلیون تن برآورد شده است.
این عدد خیره کننده است، اما تعجب آور نیست، زیرا پلاستیک ها، که به عنوان پلیمرهای مصنوعی نیز شناخته می شوند، به لطف ویژگی های غیرقابل جایگزینی خود به موفقیت بزرگی دست یافته اند: «سبک، ارزان و فوقالعاده همهکاره هستند».
با این حال، تحقیقات بر روی درشت مولکول ها (CERM) حاکی از این واقعیت است که بازیافت آنها دشوار است، یا حتی بازیافت آنها در موارد thermoset غیرممکن است و عواقب جدی دارد.
این عدم امکان بازیافت نه تنها منجر به تخلیه منابع فسیلی مورد استفاده برای ساخت آنها می شود، بلکه منجر به انباشت طولانی مدت آنها در طبیعت و اقیانوس ها می شود.
بنابراین برای جامعه امروزی ما ضروری است که به سرعت پلاستیک هایی را طراحی و تولید کنند که در پایان عمر به راحتی قابل بازیافت باشند و اثرات زیست محیطی کمتری داشته باشند.
در این زمینه، مطالعهای که توسط محققان دانشگاه Liège، با همکاری دانشگاه Mons و دانشگاه Basque انجام شد، از تکنیک جدیدی برای تولید پلاستیک های پلی یورتان گزارش می دهد که به راحتی قابل بازیافت هستند.
استفاده از کربن دی اکسید در تولید پلاستیک های جدید
توماس هابتس، دانشجوی دکترا در CERM و اولین نویسنده مقاله می گوید: “ویژگی ویژه این رویکرد استفاده از کربن دی اکسید (CO2) – یکی از آلاینده های اصلی جامعه امروزی- به عنوان ماده خام برای تولید بلوک ها یا مونومرهای مورد نیاز برای تولید این محصولات جدید است”.
ساختار مونومرها را می توان به راحتی تغییر داد که این ویژگی، امکان تولید پلاستیک ها در طیف گسترده ای از مشخصات و کاربردها، از الاستومرهای بسیار چکش خوار مانند سیلیکون ها گرفته تا مواد سفت تر مانند پلی استایرن را فراهم می کند.
این پلاستیک ها دارای ساختار شیمیایی هستند که به جای زنجیره های خطی بلند، شبیه به یک شبکه سه بعدی هستند. این ساختار که به طور کلی با thermoset ها (گرماسخت ها) که بازیافت آن ها بسیار دشوار است مرتبط است، آنها را نسبت به پلاستیک های ساخته شده از زنجیره های مولکولی بلند مقاوم تر می کند.
پلی یورتان های ایجاد شده در اینجا پیوندهای شیمیایی “دینامیک” جدیدی دارند، به این معنی که علیرغم ساختار ترموست آنها، می توان آنها را با تبادل پیوندهای شیمیایی در شرایط واکنش نسبتاً ملایم تغییر شکل داد.
این پلیمر پودری می تواند در قالب (بالا) شکل داده شود یا با الیاف طبیعی فشرده شود تا مواد کامپوزیتی (پایین) تولید شود.
بزرگترین مزیت این فناوری جدید در توانایی آن در تغییر طیف وسیعی از ویژگی های قابل دسترس و در عین حال ارائه راه های متعدد برای بازیافت مواد در پایان عمر آنها نهفته است.
این پلاستیک های جدید را می توان به روش های مختلف بازیافت کرد:
با توجه به صنعتی سازی استفاده از CO2، این مطالعه نشان می دهد که آلاینده های CO2 می تواند مستقیماً به عنوان یک منبع شیمیایی استفاده شود.
کریستوف دترمبلور (Christophe Detrembleur) میگوید: «این اولین مطالعات بنیادی با استفاده از بلوک ها و پلاستیک های جدید ما است، اما جالب توجه است که می بینیم این مواد تولیدی ما می توانند به خواصی شبیه به خواص برخی پلاستیک های متداول نفتی دست یابند.»
این فناوری جدید به عنوان یک راه حل بالقوه برای توسعه پلاستیک های پایدار با طیف گسترده ای از ویژگی ها است که می تواند به راحتی نیازهای اکثر کاربردهای روزمره ما را برآورده کند.
تازه ها منتشر شده در ساعاتی قبل
This web site is really a walk-through for all of the info you wanted about this and didn’t know who to ask. Glimpse here, and you’ll definitely discover it.
paxlovid pharmacy: paxlovid generic – paxlovid india
I was suggested this blog by my cousin. I’m not sure whether this post is written by him as no one else know such detailed about my trouble. You are incredible! Thanks!
you’ve gotten an excellent blog here! would you like to make some invite posts on my blog?
Hiya! I know this is kinda off topic however I’d figured I’d ask. Would you be interested in exchanging links or maybe guest authoring a blog post or vice-versa? My blog addresses a lot of the same subjects as yours and I feel we could greatly benefit from each other. If you happen to be interested feel free to shoot me an e-mail. I look forward to hearing from you! Wonderful blog by the way!
I discovered your blog site on google and check a few of your early posts. Continue to keep up the very good operate. I just additional up your RSS feed to my MSN News Reader. Seeking forward to reading more from you later on!…
I’ve recently started a site, the info you offer on this site has helped me greatly. Thank you for all of your time & work. “It is a great thing to know our vices.” by Cicero.
ciprofloxacin generic: buy cipro cheap – cipro for sale
Well I sincerely enjoyed reading it. This information provided by you is very effective for correct planning.
you have an excellent weblog right here! would you wish to make some invite posts on my blog?
Hello! Do you use Twitter? I’d like to follow you if that would be okay. I’m definitely enjoying your blog and look forward to new posts.
amoxicillin cephalexin: can you buy amoxicillin over the counter – generic amoxicillin 500mg
I like this website very much, Its a rattling nice post to read and get info .
Real superb visual appeal on this site, I’d rate it 10 10.
I?¦m now not sure the place you are getting your information, however great topic. I must spend some time studying much more or working out more. Thanks for magnificent information I was looking for this information for my mission.
http://ciprodelivery.pro/# ciprofloxacin 500 mg tablet price
buy doxycycline 50 mg: doxycycline 500mg price – buy doxycycline 100mg
Hey, you used to write fantastic, but the last several posts have been kinda boring?K I miss your great writings. Past several posts are just a bit out of track! come on!
Can I just say what a comfort to discover an individual who really knows what they are discussing on the net. You definitely know how to bring a problem to light and make it important. More and more people have to check this out and understand this side of your story. It’s surprising you’re not more popular because you definitely have the gift.
https://doxycyclinedelivery.pro/# doxycycline 100mg capsules price
you have a great blog here! would you like to make some invite posts on my blog?
can you buy doxycycline over the counter australia: cost doxycycline tablets uk – doxycycline antibiotics
http://paxloviddelivery.pro/# п»їpaxlovid
This design is wicked! You obviously know how to keep a reader amused. Between your wit and your videos, I was almost moved to start my own blog (well, almost…HaHa!) Fantastic job. I really loved what you had to say, and more than that, how you presented it. Too cool!
http://amoxildelivery.pro/# amoxil pharmacy
F*ckin¦ amazing things here. I¦m very satisfied to look your article. Thank you so much and i am looking forward to contact you. Will you kindly drop me a e-mail?
rx doxycycline 100mg: doxycycline price australia – doxycycline 100mg tablet
https://paxloviddelivery.pro/# paxlovid price
Good info. Lucky me I reach on your website by accident, I bookmarked it.
http://doxycyclinedelivery.pro/# doxycycline prescription australia
buy cipro online usa: buy cipro cheap – buy cipro without rx
I would like to convey my appreciation for your kindness in support of individuals that require help on in this issue. Your personal dedication to getting the message all around turned out to be certainly insightful and has continuously made workers just like me to reach their goals. Your entire useful guideline can mean so much to me and additionally to my office colleagues. Regards; from each one of us.
Oh my goodness! Amazing article dude! Many thanks, However I am going through troubles with your RSS. I don’t know the reason why I can’t join it. Is there anyone else having identical RSS issues? Anyone who knows the solution can you kindly respond? Thanks!
http://amoxildelivery.pro/# amoxicillin 775 mg
of course like your web site however you have to check the spelling on several of your posts. Many of them are rife with spelling issues and I find it very troublesome to tell the truth then again I will definitely come again again.
This really answered my problem, thank you!
paxlovid covid: Paxlovid over the counter – п»їpaxlovid
Your style is really unique in comparison to other people I have read stuff from. Many thanks for posting when you have the opportunity, Guess I’ll just book mark this blog.
https://paxloviddelivery.pro/# paxlovid buy
I conceive this internet site holds some really fantastic information for everyone : D.
I wanted to thank you for this great read!! I definitely enjoying every little bit of it I have you bookmarked to check out new stuff you post…
http://clomiddelivery.pro/# cost of generic clomid no prescription
buy paxlovid online: Paxlovid over the counter – paxlovid covid
https://canadapharmast.online/# www canadianonlinepharmacy