हर साल, लाखों टायर लैंडफिल में समाप्त होते हैं, जिससे दूरगामी परिणामों के साथ एक पर्यावरणीय संकट पैदा होता है। अकेले संयुक्त राज्य अमेरिका में, 2021 में 274 मिलियन से अधिक टायरों को स्क्रैप किया गया था, जिसमें से लगभग पांचवें हिस्से को लैंडफिल में छोड़ दिया गया था। इन अपशिष्ट पदार्थों का संचय न केवल एक अंतरिक्ष का मुद्दा प्रस्तुत करता है, बल्कि पर्यावरणीय खतरों, जैसे कि रासायनिक लीचिंग और सहज दहन का भी परिचय देता है। जबकि पायरोलिसिस-एक प्रक्रिया जो रासायनिक रूप से उच्च तापमान अपघटन के माध्यम से रबर को पुन: उपयोग करती है-व्यापक रूप से उपयोग की जाती है, यह बेंजीन और डाइऑक्सिन जैसे हानिकारक उपोत्पादों को उत्पन्न करता है, स्वास्थ्य और पर्यावरणीय जोखिमों को प्रस्तुत करता है।
एक अमेरिकी ऊर्जा-वित्त पोषित अध्ययन विभाग, “हाल ही में प्रकाशित” सीएच एमिनेशन और आज़-कोप पुनर्व्यवहार के माध्यम से रबर का डिकंस्ट्रक्शन ” प्रकृति । यह अग्रणी तकनीक CH Amination और एक बहुलक पुनर्व्यवस्था की रणनीति का उपयोग करती है, जो पारंपरिक रीसाइक्लिंग तरीकों के लिए एक अभिनव और स्थायी विकल्प की पेशकश करते हुए, epoxy रेजिन के लिए मूल्यवान अग्रदूतों में छोड़ दिया गया रबर को बदलने के लिए है।
रबर, टायर में उपयोग किए जाने वाले सिंथेटिक प्रकार सहित, पॉलिमर से बना होता है, जो एक तीन-आयामी नेटवर्क में एक साथ क्रॉस-लिंक्ड होता है जो एक कठिन, लचीली सामग्री के रूप में व्यवहार करता है। बहुलक संरचना के भीतर व्यापक क्रॉस-लिंकिंग के कारण इन सामग्रियों को पुनर्चक्रण करना मुश्किल है, जो रबर को इसकी स्थायित्व देता है, लेकिन यह भी गिरावट के लिए प्रतिरोधी बनाता है। दो मुख्य दृष्टिकोणों पर रबर फोकस को तोड़ने के लिए पारंपरिक तरीके: डी-वुलकेनाइजेशन, जो सल्फर क्रॉस-लिंक को तोड़ता है, लेकिन बहुलक के यांत्रिक गुणों को कमजोर करता है, और ऑक्सीडेटिव या उत्प्रेरक तरीकों का उपयोग करके बहुलक बैकबोन के दरार को कमजोर करता है, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर जटिल, कम-मूल्य उपोत्पाद होता है। न तो दृष्टिकोण रबर कचरे को फिर से तैयार करने के लिए एक कुशल, स्केलेबल समाधान प्रदान करता है।
“हमारा शोध एक ऐसी विधि विकसित करके इन चुनौतियों को पार करना चाहता है जो रबर को कार्यात्मक सामग्रियों में तोड़ देता है, जो कि मिश्रण के रूप में भी मूल्य रखता है,” डॉ। ज़ुखोवित्स्की ने कहा, जो अध्ययन के संगत लेखक हैं।
शोधकर्ताओं ने एक सल्फर डायमाइड अभिकर्मक का परिचय दिया जो बहुलक श्रृंखलाओं में विशिष्ट स्थानों पर अमीन समूहों की स्थापना को सक्षम करता है। यह कदम महत्वपूर्ण है क्योंकि यह बाद के बैकबोन पुनर्व्यवस्था के लिए चरण निर्धारित करता है। यह रासायनिक प्रतिक्रिया बहुलक बैकबोन को पुनर्गठित करती है, रबर को घुलनशील अमीन-कार्यात्मक सामग्री में तोड़ देती है जिसका उपयोग एपॉक्सी रेजिन का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है।
शोधकर्ताओं ने दिखाया कि उनकी दो-चरण प्रक्रिया बहुत अच्छी तरह से काम करती है। एक मॉडल बहुलक के साथ एक परीक्षण में, उन्होंने इसे काफी कम कर दिया, इसके आणविक भार को 58,100 ग्राम/मोल से लगभग 400 ग्राम/मोल तक कम कर दिया। जब उन्होंने रबर का उपयोग करने के लिए विधि लागू की, तो यह पूरी तरह से केवल छह घंटों में टूट गया, इसे अमीन समूहों के साथ एक घुलनशील सामग्री में बदल दिया, जिसका उपयोग एपॉक्सी रेजिन जैसी व्यापक रूप से उपयोगी सामग्री के निर्माण के लिए किया जा सकता है।
पारंपरिक रीसाइक्लिंग तकनीकों की तुलना में इस पद्धति की दक्षता विशेष रूप से हड़ताली है, जिसमें अक्सर अत्यधिक तापमान या महंगे उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है। शोधकर्ताओं ने जलीय मीडिया में हल्के परिस्थितियों (35-50 ° C, या 95-122 ° F) के तहत अपने परिणाम प्राप्त किए, जिससे प्रक्रिया अधिक पर्यावरण के अनुकूल और लागत प्रभावी हो गई।
एपॉक्सी रेजिन व्यापक रूप से चिपकने, कोटिंग्स और कंपोजिट के लिए उद्योगों में उपयोग किया जाता है। वे आमतौर पर बिस्फेनोल ए और इलाज एजेंटों जैसे पेट्रोलियम-आधारित रसायनों से बने होते हैं। इस शोध से पता चलता है कि शोधकर्ताओं की विधि का उपयोग करके उत्पादित अमीन-संशोधित पॉली-डायनस, वाणिज्यिक रेजिन के समान ताकत के साथ एपॉक्सी सामग्री बना सकते हैं।
“इस तरह के क्षणों में मैं कार्बनिक संश्लेषण की शक्ति की सराहना करने के लिए आता हूं,” मैक्सिम रतुशनी, पेपर के एक सह-लेखक और UNC-Chapel Hill में पूर्व पोस्टडॉक्टोरल विद्वान ने कहा। “यह उस सहजता को देखने के लिए आकर्षक है जिसके साथ सरल, अभी तक शक्तिशाली, कार्बनिक परिवर्तनों का विकसित अनुक्रम एक जिद्दी सी-सी बॉन्ड पर ले जा सकता है और पॉलीब्यूटैडीन और पॉलीसोप्रीन-आधारित घबराने वालों को संभावित मूल्यवान एपॉक्सी रेजिन में बदल सकता है।”
अपने व्यावहारिक अनुप्रयोगों से परे, यह अध्ययन हरियाली रीसाइक्लिंग प्रौद्योगिकियों की ओर एक महत्वपूर्ण कदम है। शोधकर्ताओं ने पर्यावरणीय प्रभाव कारक (ई-फैक्टर) का उपयोग करके अपनी प्रक्रिया के पर्यावरणीय प्रभाव का मूल्यांकन किया, जो उत्पाद की उपज के सापेक्ष कचरे का एक उपाय है।
मिशिगन के यूनिवर्सिटी ऑफ सस्टेनेबल सिस्टम्स के एक शोध विशेषज्ञ डॉ। ज्योफ लुईस ने कहा, “ई-फैक्टर एक नई प्रक्रिया के प्रभाव की तुलना करने के लिए एक सरल लेकिन शक्तिशाली मीट्रिक है, लेकिन इस प्रक्रिया के चरणों को भी उजागर करने के लिए, क्योंकि हम इस प्रक्रिया को प्रयोगशाला से बाहर और व्यवहार में बदलने के लिए काम करते हैं।”
जबकि पूर्ण ई-कारक, जिसमें विलायक का उपयोग शामिल है, उच्च था, सरल ई-कारक, सॉल्वैंट्स को छोड़कर, बहुत कम था, उन क्षेत्रों को उजागर करना जहां प्रक्रिया को स्थिरता के लिए आगे अनुकूलित किया जा सकता था। टीम पहले से ही ग्रीनर विलायक सिस्टम और अपशिष्ट उत्पादन को कम करने के लिए वैकल्पिक प्रतिक्रिया की स्थिति की खोज कर रही है।
“हमारा शोध एक प्रतिमान बदलाव का प्रतिनिधित्व करता है कि हम रबर कचरे की समस्या को कैसे पूरा करते हैं,” सिडनी टॉवेल ने कहा, अध्ययन के सह-लेखक और पीएचडी। UNC-CHAPEL HILL में उम्मीदवार। “सीएच एमिनेशन और बैकबोन पुनर्व्यवस्था की शक्ति का दोहन करके, यह विधि उच्च-मूल्य वाली सामग्री में उपभोक्ता रबर को बदलने, लैंडफिल पर निर्भरता को कम करने और पर्यावरणीय नुकसान को कम करने के लिए एक नया मार्ग प्रदान करती है।”
