Genbrug af plastikaffald til at kickstarte radikale kædereaktioner, hvilket forbedrer processikkerheden og effektiviteten

Engangsplastik er et stort miljøproblem, men i stedet for at blive kasseret som affald, kan brugte plastikposer fra købmanden bruges til at udføre en reaktion, der kan afgifte farlige kemikalier.

Et hold ledet af forskere ved Institute for Chemical Reaction Design and Discovery (WPI-ICReDD), Hokkaido University har udviklet en metode, der bruger almindelige plastmaterialer i stedet for potentielt eksplosive forbindelser til at igangsætte radikale kædereaktioner.

Denne tilgang øger processens sikkerhed betydeligt, samtidig med at den giver mulighed for at genbruge almindelig plast, såsom polyethylen og polyvinylacetat. Disse resultater er blevet offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

Forskere brugte en kuglemølle, en maskine, der hurtigt ryster en stålkugle inde i en stålkrukke for at blande faste kemikalier. Når bolden smækker i plastikken, bryder den mekaniske kraft en kemisk binding for at danne radikaler, som har en meget reaktiv, ubundet elektron. Disse radikaler lettede en selvopretholdende kædereaktion, der fremmer dehalogenering - udskiftning af et halogenatom med et hydrogenatom - af organiske halogenider.

"Brugen af ​​råvareplast som kemiske reagenser er et helt nyt perspektiv på organisk syntese," sagde lektor Koji Kubota. "Jeg tror, ​​at denne tilgang ikke kun vil føre til udvikling af sikre og højeffektive radikalbaserede reaktioner, men også til en ny måde at udnytte plastaffald på, som er et alvorligt socialt problem."

Genbrugen af ​​affaldsplastik blev demonstreret ved at tilføje plastikstykker af en almindelig indkøbspose til kuglemøllebeholderen og succesfuldt udføre reaktionen. Holdet viste også, at deres metode kunne anvendes til behandling af meget giftige polyhalogenerede forbindelser, som er meget udbredt i industrien. Polyethylen blev brugt til at igangsætte en radikal reaktion, der fjernede flere halogenatomer fra en forbindelse, der almindeligvis anvendes som et flammehæmmer, og dermed reducerede dets toksicitet.

Forskere forventer, at denne metode vil tiltrække industriens opmærksomhed på grund af fordele i omkostninger og sikkerhed.

"Vores nye tilgang med stabile, billige og rigelige plastmaterialer som initiatorer til radikale kædereaktioner rummer et betydeligt potentiale til at fremme udviklingen af ​​industrielt attraktive, sikre og yderst effektive kemiske processer," kommenterede professor Hajime Ito.

Flere oplysninger: Koji Kubota et al., Using Mechanochemistry to Activate Commodity Plastics as initiators for Radiical Chain Reactions of Small Organic Molecules, Journal of the American Chemical Society (2023). DOI:10.1021/jacs.3c12049

Journaloplysninger: Tidsskrift for American Chemical Society

Leveret af Hokkaido University