Dzisiaj gumowe materiały znajdują się wszędzie, wspierające obszary takie jak transport, usługi zdrowotne i produkty konsumenckie. Ich trwałość, elastyczność i odporność na oleje czynią je niezbędnymi – ale te same cechy, spowodowane silnymi wiązaniami chemicznymi zwanymi jako sieciowanie, również sprawiają, że są wyjątkowo trudne do recyklingu. Najczęściej używana guma jest albo spalana lub wysyłana na wysypiska śmieci, zwiększając poważne obawy dotyczące środowiska.
Dr Shigetaka Hayano, Kazuki Kumazawa, Kosuke Isobe, Takuro Sakurai i dr Shengyang Wang z Zeon Corporation, Japan wymyślili nowe rozwiązanie tego wyzwania. Pokazali, jak rozbić gumę wykonaną z cyklopentenu, który jest rodzajem związku chemicznego stosowanego do tworzenia niektórych syntetycznych gumów, dzięki czemu można go ponownie wykorzystać. Ich ustalenia zostały udostępnione w czasopiśmie RSC Advances.
Zespół dr Hayano utworzył trzy różne rodzaje gumy za pomocą cyklopentenu i innych składników. Te typy gumowe są znane z tego, że są twarde i silnie związane, co sprawia, że są one szczególnie trudne do rozbicia. Ale za pomocą specjalnego katalizatora, który jest substancją, która przyspiesza reakcje chemiczne, nie konsumowane w trakcie procesu, udało im się złamać nawet stwardnione, leczone wersje tych gumów. Co najważniejsze, byli w stanie odzyskać oryginalny element konstrukcyjny, cyklopenten, przy użyciu łagodniejszych metod niż zwykle wymagane w fabrykach.
Być może najbardziej zaskakującą częścią ich sukcesu było to, jak szybko mogli w pełni rozbić obróbkę gumową, stosując tylko niewielką ilość katalizatora i umiarkowanego ciepła. Dr Hayano powtórzył ten proces z innymi typami gumy i uzyskał podobne wyniki. To, co pozostało, to chemikalia wielokrotnego użytku i nieszkodliwa czarna pozostałość z oryginalnych materiałów. Według dr Hayano: „To badanie stanowi nową strategię recyklingu odpadów gumowych wykonanych z gumy na bazie cyklopentenu w stosunkowo łagodnych warunkach, przyczyniając się do gospodarki obiegowej i wydajności zasobów”.
Dr Hayano i współpracownicy wykazali również, że ich metoda działa nie tylko na czystej gumie cyklopentenu, ale także na gumach kopolimerowych na bazie cyklopentenu, które zawierają inne składniki, takie jak Norbornene, substancja powszechnie stosowana w produkcji gumy i żywicy, Dicyklopentadien To otwiera drzwi do recyklingu szerszej gamy gumowych produktów. Dowodzi to, że materiały te można rozbić i ponownie wykorzystywać nawet po przejściu obróbki cieplnej i wzmocnieniu chemicznym, które są krokami stosowanymi w celu uzyskania trudniejszych i dłuższych.
Taki postęp oznacza cenny krok naprzód do recyklingu gumowego. Większość istniejących technik pozwala jedynie na szlifowanie lub spalanie zużytej gumy, która marnuje zasoby. To nowe podejście pozwala jednak przekazać gumę z powrotem w oryginalne części, zachowując swoją wartość i zmniejszając szkodę dla planety. Korzyści dla branż zajmujących się dużymi ilościami odpadów gumowych mogą być znaczące.
Ostatecznie badania dr Hayano pokazują, że leczone gumy – uważane za niemożliwe do recyklingu chemicznego – w rzeczywistości zostać przekształcone z powrotem w przydatne materiały. Ta technika oferuje obiecującą drogę do bardziej odpowiedzialnego zażywania i ponownego wykorzystania gumy, wspierając globalne wysiłki w celu zmniejszenia odpadów i promowania mądrzejszego wykorzystania zasobów.
Referencje dziennika
Hayano S., Kumazawa K., Isobe K., Sakurai T., Wang S. „Depolimeryzacja wulkanizowanego poli (cyklopenten), poli (norbornen-ran-cyklopenten) i poli (endo-dicyclopentadienen-ran-cyklopenten) ramy za pośrednictwem metameryzacji norborne-ran-cyklopenten). RSC Advances 2024. RSC Adv., 2024,14, 37143-37154. Doi: https://doi.org/10.1039/d4ra06914e
O autorach
Dr Shigetaka Hayano jest naukowcem polimerowym pracującym w R&D Center of Zeon Corporation. Po otrzymaniu doktora na Uniwersytecie Kioto w 2000 roku dołączył do Zeon Corporation jako badacz. Dr Hayano jest obecnie odpowiedzialny za utrzymanie i strukturyzację technologii podstawowej polimeru Zeon. Chociaż jego głównym obszarem jest chemia polimerowa, jego podejście badawcze jest szerokie i interdyscyplinarne. Jego celem badawczym jest nie tylko tworzenie wyników akademickich, ale także wdrożenie ich w naszym prawdziwym społeczeństwie.
Dr Shengyang Wang otrzymała jej doktorat. w chemii organicznej z University of Minnesota i dołączył do Zeon Corporation w Japonii po ukończeniu studiów. Obecnie ma siedzibę w Studio Monozukuri w Zeon-w hubu opartym na innowacji inspirowanej japońską koncepcją „sztuki tworzenia rzeczy”. Jej prace koncentrują się na projektowaniu, syntezie i rozwoju nowych funkcjonalnych polimerów skierowanych do rzeczywistych zastosowań i wpływu rynku.
