تحقیقات جدید نشان می‌دهد که استفاده از یک جایگزین گیاهی جدید برای فوم پلی‌یورتان، خطر ماده ای را که معمولاً در عایق‌ها، صندلی‌های اتومبیل و سایر انواع بالشتک ها یافت می‌شود، از بین می‌برد و از نظر زیست محیطی پایدارتر است.
فوم های پلی یورتان در اطراف شما و در هر جایی که یک ماده سبک وزن نیاز است وجود دارند. اما آنها معمولاً از مواد شیمیایی مشکوک به سرطان زا تهیه می شوند. پلی یورتان ها معمولا از واکنش شیمیایی بسیار سریع بین دو ماده پلی ال و ایزوسیانات که در صنایع پتروشیمی تولید می شوند تهیه می گردند. در حالی که تحقیقات زیادی برای یافتن جایگزین هایی برای پلی ال های مورد استفاده در فوم های پلی یورتان انجام شده است، اما جزء ایزوسیانات علی رغم عواقب آن برای سلامتی انسان، کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین تولید فوم های زیست پایه می توانند استفاده از این ماده را از بین ببرند.
محققان توانستند با استفاده از لیگنین که یک محصول جانبی از صنعت خمیر کاغذ است، به همراه یک عامل پخت با پایه روغن نباتی که انعطاف‌پذیری و چقرمگی را به ماده نهایی ارائه می دهد، یک فوم زیستی بادوام ایجاد کنند. در قلب این نوآوری، توانایی ایجاد سیستمی است که در آن هم مواد با یکدیگر سازگار هستند و هم از نظر فیزیکی به سرعت تشکیل ژل می دهند، به طوری که افزودن یک عامل فوم زا می‌تواند ماده ای سبک را ایجاد کند. لیگنین با توجه به ساختار پیچیده و ناهمگنش، به سختی به یک ماده شیمیایی قابل استفاده تبدیل می شود. محققان از این ساختار برای ایجاد شبکه‌ای از پیوندها استفاده کرده اند که منجر به تولید اولین فوم غیر ایزوسیانات بر پایه لیگنین در جهان شد. این فوم همچنین قابل بازیافت است زیرا دارای پیوندهاییست که می تواند شبکه شیمیایی را پس از تشکیل از هم باز کند. بنابراین اجزای اصلی مورد استفاده برای تشکیل فوم، قابل استخراج و استفاده مجدد هستند.
فوم های پلی یورتان ششمین پلاستیک پرتولید در جهان و در عین حال جز کم بازیافت ترین دسته از مواد هستند. آنها درواقع به نحوی طراحی شده اند که از دوام بالایی برخوردار باشند، به این معنی که تا چندین نسل در محیط زیست باقی می مانند. آنها به مشکلات ناشی از حضور زباله های پلاستیکی در اقیانوس ها، زمین و هوا اضافه شده و برای سلامتی انسان خطر ایجاد می کنند. امروزه، تقریباً در بدن هر موجودی در اکوسیستم زمین، پلاستیک یافت می شود و از آنجایی که بیشتر پلاستیک‌ها از فرآورده‌های نفتی ساخته می‌شوند، به استخراج سوخت‌های فسیلی مرتبط بوده که خود به تغییرات آب و هوایی کمک می‌کند.
به گفته محققان این پروژه، این فوم‌ها با پایه کاملا زیستی، مشکل اثر کربنی را کاهش داده و قابلیت بازیافت شیمیایی آن به زباله اش ارزشی می بخشدکه احتمال دور انداختن آن کمتر می شود. حصول اطمینان از ارزش داشتن ضایعات، مشخصه رویکرد چرخشی[۱] تولید است – ضمیمه کردن ارزش مالی به مواد باعث کاهش دور ریخته شدن آنها می شود. آنها امیدوارند که این فوم ها الهام بخش دیگران برای طراحی پلاستیک هایی با در نظر گرفتن چرخه کامل عمر باشد. درواقع، همانطور که پلاستیک ها بر اساس کاربرد اولیه خود تولید می شوند، باید طوری طراحی شوند که از انتقال آنها به محل های دفن زباله و محیط زیست که مقصد نهایی ۹۰ درصد زباله های پلاستیکی است، جلوگیری شود.
نسخه‌های اولیه از این فوم‌های زیست پایه، مواد سفت و سختی را تولید می‌کنند که برای تولید تخته‌های فومی مورد استفاده در ساخت‌وساز و یا برای عایق کاری در یخچال‌ها مناسب است. همچنین محققان یک نسخه سبک و منعطف از این ماده را تولید کرده اند که می تواند برای تولید بالشتک و در کاربردهای بسته بندی مورد استفاده قرار گیرد. آزمایش اولیه این مواد دوام خوبی را در شرایط مرطوب نشان داد و شانس استفاده تجاری از آنها را افزایش داد.
فوم های پلی یورتان تطبیق پذیری بسیار زیادی دارند. به گفته محققان این طرح، فرمولی که در ابتدا کشف کرده اند می تواند طوری طراحی شود که ترکیب مجموعه ای از آنها برای ایجاد خواص مورد نظر در محصول، مانند ایجاد استحکام و یا قابلیت شستشو امکان پذیر باشد.
برای اطلاعات بیشتر به مقاله زیر رجوع شود:
James Sternberg et al, Chemical recycling of a lignin-based non-isocyanate polyurethane foam, Nature Sustainability (2023). DOI: 10.1038/s41893-022-01022-3
بدون دیدگاه