새로운 종류의 재활용 가능한 폴리머 소재는 언젠가 플라스틱 폐기물을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

수억 톤 일회용 플라스틱 중 매년 매립지로 들어가고, 재활용되는 플라스틱 중 극히 일부라도 영원히 지속될 수는 없습니다.그러나 우리의 재료 과학자 그룹은 보다 쉽게 ​​재활용 플라스틱을 만들 수 있는 폴리머를 생성하고 분해하는 새로운 방법을 개발했습니다. 이 방법을 사용하면 쓰레기 처리일에 모든 재활용품을 주의 깊게 분류할 필요가 없습니다.

플라스틱이 탄생한 이후 한 세기 동안 사람들은 플라스틱이 인간의 삶과 환경에 미치는 막대한 영향(이롭거나 해로운)을 이해하게 되었습니다.로서 고분자 과학자 그룹 실제 문제에 대한 지속 가능한 솔루션을 개발하는 데 전념하고 있는 우리는 폴리머 설계 방식을 재고하고 재활용 가능성이 내장된 플라스틱을 만들어 이 문제를 해결하기 시작했습니다.

그런데 왜 플라스틱을 사용하는 걸까요?

우유통, 식료품 봉지, 테이크아웃 용기, 심지어 밧줄까지 포함하는 일상용품은 다음과 같은 클래스로 만들어집니다. 폴리올레핀이라 불리는 고분자.폴리올레핀이 주변에 구성되어 있습니다. 플라스틱의 절반 매년 생산 및 폐기됩니다.

이러한 폴리머는 일반적으로 HDPE, LLDPE 또는 PP로 라벨이 지정되거나 각각 재활용 코드 #2, #4 및 #5에 따라 플라스틱에 사용됩니다.이 플라스틱은 믿을 수 없을 정도로 내구성이 뛰어납니다. 화학 결합 그것들을 구성하는 것은 매우 안정적입니다.그러나 일회용 소비를 위해 설정된 세계에서 이는 더 이상 디자인 기능이 아니라 오히려 디자인 결함입니다.

오늘날 사용되는 플라스틱의 절반이 지금보다 두 배나 많은 공정을 통해 재활용 가능하다고 상상해 보세요.재활용률이 100%가 되지는 않지만 한 자릿수에서 점프하는 – 현재 약 9% – 두 자릿수로 증가하면 생산되는 플라스틱, 환경에 축적되는 플라스틱, 재활용 및 재사용 능력이 크게 저하됩니다.

우리가 이미 가지고 있는 재활용 방법

재활용 시설에 들어가는 플라스틱조차도 재사용할 수 없습니다 이전에 사용했던 방식과 똑같습니다. 재활용 과정에서 재료가 품질이 저하되어 유용성과 가치가 상실됩니다.재활용될 때마다 품질이 저하되는 플라스틱 컵을 만드는 대신 제조업체는 잠재적으로 플라스틱을 한 번 만들고 수집하여 계속해서 재사용할 수 있습니다.

기존의 재활용에는 수집된 모든 물질을 주의 깊게 분류해야 하는데, 너무 다양한 플라스틱을 사용하면 이는 어려울 수 있습니다.미국에서는 수집이 주로 다음을 통해 이루어집니다. 단일 스트림 재활용 – 금속 캔, 유리병, 판지 상자, 플라스틱 컵 등 모든 것이 같은 쓰레기통에 들어갑니다.금속에서 종이를 분리하는 데는 복잡한 기술이 필요하지 않지만, 폴리에틸렌 우유통에서 폴리프로필렌 용기를 분류하는 일은 가끔 실수 없이는 어렵습니다.

재활용 과정에서 서로 다른 두 가지 플라스틱을 함께 혼합하면 그 유용한 특성이 크게 감소합니다. 그들을 쓸모없게 만들어.

하지만 이러한 플라스틱 중 하나를 다른 방법으로 재활용할 수 있으므로 재활용 흐름을 오염시키지 않을 수 있다고 가정해 보겠습니다.우리가 만든 폴리머와 폴리프로필렌 샘플을 혼합했을 때 우리는 여전히 해중합 가능 – 또는 재료를 분해하여 폴리프로필렌에 화학적으로 영향을 주지 않고 빌딩 블록을 다시 얻습니다.이는 오염된 폐기물 흐름이 여전히 그 가치를 회복할 수 있으며 그 안에 있는 물질이 기계적 또는 화학적으로 계속 재활용될 수 있음을 나타냅니다.

우리에게 필요한 플라스틱 - 그러나 재활용 가능성이 더 높음

~ 안에 2023년 10월에 발표된 연구, 우리 팀은 폴리올레핀을 모방했지만 화학적으로 재활용할 수도 있는 두 개의 간단한 구성 요소(연질 폴리머와 경질 폴리머)만으로 일련의 폴리머를 개발했습니다.

두 개의 서로 다른 폴리머가 하나의 긴 분자를 형성할 때까지 여러 번 연결하면 소위 폴리머가 생성됩니다. 다중 블록 폴리머.각 폴리머 유형이 다중 블록 폴리머에 들어가는 양을 조정하는 것만으로도 우리 팀은 폴리올레핀 유형 전반에 걸쳐 특성을 지닌 광범위한 재료를 만들었습니다.그러나 이러한 다중 블록 폴리머를 만드는 것은 말처럼 쉽지 않습니다.

이러한 경질 폴리머와 연성 폴리머를 연결하기 위해 우리는 기술을 개조하다 이전에는 매우 작은 분자에만 사용되었던 것입니다.이 방법은 분자 끝의 반응기가 정확히 일치해야 하는 1920년대에 개발된 단계별 방식으로 폴리머를 만드는 전통적인 방법에 비해 개선되었습니다.

우리 방법에서 반응성 그룹은 이제 서로 동일합니다. 즉, 우리가 이미 사용하고 있는 폴리올레핀과 경쟁할 수 있는 폴리머를 만들기 위해 각 빌딩 블록의 끝 부분을 쌍으로 연결하는 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다.동일한 전략을 거꾸로 적용하여 수소를 첨가하면 폴리머를 다시 빌딩 블록으로 분리하고 쉽게 분리하여 다시 사용할 수 있습니다.

거의 연간 플라스틱 사용량 2배 증가 2050년까지 예상하면 플라스틱 재활용의 복잡성과 양은 계속 증가할 것입니다.새로운 소재와 제품을 디자인할 때 중요한 고려 사항입니다.

단 두 개의 빌딩 블록을 사용하여 매우 다양한 특성을 지닌 플라스틱을 만드는 것은 우리가 필요한 제품을 만드는 데 사용되는 다양한 플라스틱의 수를 줄이고 합리화하는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.유연한 것을 만들기 위해 하나의 플라스틱, 딱딱한 것을 만들기 위해 또 다른 플라스틱, 그리고 그 사이의 특성을 위해 세 번째, 네 번째, 다섯 번째 플라스틱이 필요한 대신, 우리는 각 빌딩 블록의 양을 변경하여 플라스틱의 동작을 제어할 수 있습니다.

비록 우리는 이러한 폴리머에 대한 몇 가지 중요한 질문에 답하는 과정에 있지만, 우리는 이 연구가 보다 지속 가능한 플라스틱을 향한 올바른 방향으로 나아가는 단계라고 믿습니다.

우리는 재료를 만들 수 있는 전 세계가 의존하는 플라스틱의 특성을 모방한 제품으로, 이제 우리의 목표는 기존 방법으로는 불가능했던 플라스틱 구성을 만드는 것입니다.