پلاسٹک کی ری سائیکلنگ کا نیا طریقہ کاربن کو پکڑتا ہے۔

پولی کاربونیٹ پلاسٹک بنانے اور ری سائیکل کرنے کے لیے بند لوپ کا عمل فضلہ اور اخراج کو کم کرنے کے لیے کاربن کو بھی پکڑتا ہے۔

آب و ہوا اور ماحولیات کی حالت پر بڑھتے ہوئے خدشات کے درمیان، پلاسٹک کے فضلے کو کم کرنے اور فضا سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو حاصل کرنے کے لیے جدید حل تیار کرنے میں اہم کوششیں صرف کی گئی ہیں – زیادہ تر ایک وقت میں ایک بحران سے نمٹنے کے لیے۔

تاہم، محققین نے حال ہی میں پولی کاربونیٹ پلاسٹک کی تیاری اور ری سائیکلنگ کے لیے ایک پائیدار، بند لوپ کے عمل کو وضع کیا ہے جبکہ کاربن کو پکڑنے کے ساتھ ساتھ دو چیلنجوں کو بیک وقت مؤثر طریقے سے حل کیا ہے۔

روایتی پلاسٹک کی ری سائیکلنگ ایک مکینیکل عمل ہے جس میں پلاسٹک کو اعلی درجہ حرارت پر گرم کرنے سے پہلے اسے چھانٹنا، صاف کرنا اور اسے فلیکس میں دانے دار بنانا شامل ہے، اور تمام پلاسٹک کو اس طرح ری سائیکل نہیں کیا جا سکتا — حالانکہ یہ جلانے یا لینڈ فل کو ضائع کرنے سے زیادہ ماحول دوست ہے۔

“تاہم، [مکینیکل ری سائیکلنگ] کا ایک اہم مسئلہ ہے کیونکہ بار بار زیادہ گرمی کی نمائش پلاسٹک کے کیمیائی ڈھانچے میں مستقل تبدیلیوں کا سبب بن سکتی ہے، جس کے نتیجے میں ناقص معیار کے ری سائیکل پلاسٹک ہو سکتے ہیں،” فلوریڈا اسٹیٹ یونیورسٹی کے پروفیسر اور سائنسدان ہویونگ چنگ نے وضاحت کی۔ موجودہ مطالعہ پر.

نئے پلاسٹک بنانے کے لیے لگنن فضلہ کا استعمال

چنگ اور اس کے پوسٹ ڈاکٹریٹ محقق اریجیت غورائی کی طرف سے تیار کردہ ری سائیکلنگ کا طریقہ بنیادی طور پر مکینیکل ری سائیکلنگ سے مختلف ہے۔ اس میں پولی کاربونیٹ کو اس کے اصل بلڈنگ بلاکس میں تبدیل کرنا ایک عمل میں شامل ہے جسے depolymerization کہا جاتا ہے۔

اس عمل کی کلید لگنن ہے، جو بایوماس کا ایک بڑا جزو ہے جسے اب اس کی قابل تجدید صلاحیت، وسیع مارکیٹ اور کم قیمت کی وجہ سے پلاسٹک اور دیگر تجارتی مصنوعات کی تیاری میں جیواشم ایندھن کو کم از کم جزوی طور پر تبدیل کرنے کی صلاحیت کے لیے تسلیم کیا جا رہا ہے۔ یہ حیاتیاتی ایندھن اور گودا اور کاغذ کی صنعتوں کا ایک بڑا ناپسندیدہ ضمنی پروڈکٹ بھی ہے، جہاں مؤخر الذکر سالانہ تقریباً 50-70 بلین ٹن لگنن پیدا کرتا ہے۔ اس لگنین کا زیادہ تر حصہ ضائع ہو جاتا ہے۔

“دولت کی بربادی” کا تصور نیا نہیں ہے۔ سائنسدان ہر طرح کے عام طور پر ضائع کیے جانے والے ملبے، جیسے ایوکاڈو کی کٹائی کی باقیات اور دھات کی شیونگ کو پلاسٹک اور ہائیڈروجن ایندھن جیسی مفید مصنوعات میں تبدیل کر رہے ہیں۔

کیمسٹ کئی دہائیوں سے یہ بھی جانتے ہیں کہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو پولی کاربونیٹ پلاسٹک میں تبدیل کیا جا سکتا ہے، لیکن روایتی عمل سب سے زیادہ پائیدار نہیں ہے۔ عام طور پر، کاربن ڈائی آکسائیڈ کا رد عمل جیواشم ایندھن سے اخذ کردہ مرکبات کے ساتھ ہوتا ہے، اور اس رد عمل کے لیے نہ صرف اعلی درجہ حرارت اور دباؤ کی ضرورت ہوتی ہے – جس کا مطلب ہے کہ توانائی کا زیادہ خرچ ہوتا ہے – بلکہ احتیاط سے ڈیزائن کیے گئے دھاتی اتپریرک بھی، جو عمل میں پیچیدگی اور مالیاتی اخراجات کو بھی شامل کرتے ہیں، جس پر انحصار کرتے ہوئے دھات کا استعمال کیا جاتا ہے.

اس عمل کو مزید پائیدار بنانے کے لیے، چنگ اور غورائی نے جیواشم ایندھن سے حاصل ہونے والے ابتدائی مواد کے ساتھ ساتھ دھات سے پاک اتپریرک کے بجائے لگنن کا استعمال کیا۔ لگنن ایک اچھا متبادل ہے کیونکہ اس کا کیمیائی ڈھانچہ فنکشنل گروپس سے بھرپور ہے جو ایک مناسب اتپریرک کی موجودگی میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ساتھ رد عمل ظاہر کر سکتا ہے۔

یہ ردعمل، جسے محققین نے ایک نامیاتی مالیکیول کا استعمال کرتے ہوئے اتپریرک کیا، سائکلک کاربونیٹ، پولی کاربونیٹ کا بلڈنگ بلاک یا “مونومر” پیدا کرتا ہے۔ دوسرا مرحلہ، سائکلک کاربونیٹ کا پولی کاربونیٹ میں پولیمرائزیشن، کمرے کے درجہ حرارت اور عام فضا کے دباؤ پر کیا جا سکتا ہے – روایتی ترکیب کے لیے درکار حالات سے کہیں زیادہ ہلکے۔

اتپریرک، اتپریرک رقم، اور رد عمل کے وقت کو ایڈجسٹ کرکے، پلاسٹک کی خصوصیات، جیسے اس کے تھرمل استحکام اور طاقت کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جس سے پولی کاربونیٹ کو مخصوص ایپلی کیشنز کے لیے اپنی مرضی کے مطابق بنایا جا سکتا ہے۔ اس کے مطلوبہ استعمال کے بعد، اسے پھر ڈیپولیمرائزیشن کے ذریعے ری سائیکل کیا جا سکتا ہے، جہاں پلاسٹک کو واپس اس کے مونومر میں تبدیل کیا جاتا ہے۔

ایک سرکلر پلاسٹک کی معیشت

کیمیکل ری سائیکلنگ، ڈی پولیمرائزیشن اور دیگر ٹیکنالوجیز کے لیے چھتری کی اصطلاح جو پلاسٹک کے فضلے کو ایک ہی مصنوعات کو دوبارہ بنانے کے لیے اس کی بنیادی اکائیوں میں تبدیل کرتی ہے، اور کیمیکل اپ سائیکلنگ، جو پلاسٹک کے کچرے کو زیادہ قیمت والی مصنوعات میں تبدیل کرنا ہے، منتقلی میں گمشدہ کڑی معلوم ہوتی ہے۔ ایک سرکلر پلاسٹک کی معیشت کے لیے۔

چنگ اور غورائی کا کیمیائی ری سائیکلنگ کا طریقہ نسبتاً آسان تھا – اصل سائیکلک کاربونیٹ حاصل کرنے کے لیے، انہوں نے پولی کاربونیٹ کو 90 °C پر 12 گھنٹے تک اسی نامیاتی کیٹالسٹ کا استعمال کرتے ہوئے ڈیپولیمرائزیشن کے رد عمل کو تیز کیا۔

“ہم ان ری سائیکل شدہ مونومر کو اصل، اعلیٰ معیار کے پولیمر کی دوبارہ ترکیب کے لیے استعمال کر سکتے ہیں،” غورائی نے وضاحت کی۔ “اس طریقہ کو اپنانے سے، ہم ری سائیکلنگ کے بعد پولیمر کے معیار میں کسی بھی طرح کی کمی سے بچ سکتے ہیں۔”

“[مثالی طور پر]، ترقی یافتہ پولی کاربونیٹ اپنی اصل خصوصیات سے سمجھوتہ کیے بغیر [بار بار] بند لوپ ری سائیکلنگ سے گزرنے کے قابل ہیں،” انہوں نے نشاندہی کی۔

غورائی اور چنگ نے تجزیوں کے ذریعے تصدیق کی کہ ری سائیکل پولیمر کی خصوصیات اصل، قدیم پولیمر کی طرح ہیں۔ تاہم، اس بات کا تعین کرنے کے لیے مزید ٹیسٹوں کی ضرورت ہے کہ پولیمر کو کتنی بار ری سائیکل کیا جا سکتا ہے بغیر کسی کمی کے۔

اس عمل کی فزیبلٹی، حفاظت اور کارکردگی کا بھی لیبارٹری سے باہر بڑے پیمانے پر مطالعہ کرنے کی ضرورت ہے، لیکن محققین کو امید ہے کہ آخر کار اس کا استعمال بایومیڈیکل اور انرجی اسٹوریج ایپلی کیشنز کے لیے ہائی ویلیو کیمیکلز اور خصوصی پولیمر تیار کرنے کے لیے کیا جائے گا۔

چنگ نے کہا، “مختصر مدت میں، پولیمر کو تعمیرات، زراعت، پیکیجنگ، کاسمیٹکس، ٹیکسٹائل، ڈائپرز، اور ڈسپوزایبل کچن ویئر جیسے شعبوں میں کم قیمت، قلیل مدتی پلاسٹک کی مصنوعات کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔”

مطالعہ نے مقداری طور پر اندازہ نہیں لگایا کہ لگنن نے کتنی کاربن ڈائی آکسائیڈ کو پکڑا تھا، لیکن محققین نے ہمیں بتایا کہ یہ تجربات جاری ہیں۔ وہ پولی کاربونیٹ – جسے انہوں نے پاؤڈر کے طور پر تیار کیا تھا – کو تجارتی استعمال کے لیے مختلف شکلوں، جیسے فلموں میں پروسیس کرنے کا منصوبہ بھی بنایا ہے۔

اس کام کے باوجود جو ابھی بھی کرنے کی ضرورت ہے، یہ مطالعہ ظاہر کرتا ہے کہ پولی کاربونیٹ کے لیے سرکلر پلاسٹک کی معیشت ممکن ہو سکتی ہے۔