एक टीम ने कठोर प्लास्टिक को मूल्यवान घटकों में तोड़ने के लिए एक लेजर तकनीक विकसित की है, जो वैश्विक प्लास्टिक प्रदूषण से निपटने के लिए एक नया, टिकाऊ दृष्टिकोण प्रस्तुत करती है।

टेक्सास इंजीनियर्स के नेतृत्व में एक वैश्विक अनुसंधान दल ने भविष्य में पुनः उपयोग के लिए प्लास्टिक और अन्य सामग्रियों के अणुओं को उनके मूल घटकों में विघटित करने के लिए एक लेजर-आधारित विधि विकसित की है।

इस खोज में इन सामग्रियों को ट्रांजिशन मेटल डाइचेल्कोजेनाइड्स नामक दो-आयामी सामग्रियों के ऊपर रखना और फिर उन्हें जलाना शामिल है, जिससे प्लास्टिक के निपटान के तरीके में सुधार हो सकता है, क्योंकि आज की प्रौद्योगिकियों से प्लास्टिक को तोड़ना लगभग असंभव है।

कॉकरेल स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग के वाकर डिपार्टमेंट ऑफ मैकेनिकल इंजीनियरिंग के प्रोफेसर और इस परियोजना के नेताओं में से एक, यूबिंग झेंग ने कहा, “इन अनूठी प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके, हम पर्यावरण प्रदूषकों को मूल्यवान, पुन: प्रयोज्य रसायनों में बदलने के लिए नए रास्ते तलाश सकते हैं, जो एक अधिक टिकाऊ और परिपत्र अर्थव्यवस्था के विकास में योगदान देगा।” “इस खोज में पर्यावरणीय चुनौतियों का समाधान करने और हरित रसायन विज्ञान के क्षेत्र को आगे बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं।”

यह शोध हाल ही में प्रकाशित हुआ है। नेचर कम्युनिकेशंस. टीम में विभिन्न देशों के शोधकर्ता शामिल हैं। यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया, बर्केले; जापान में तोहोकु विश्वविद्यालय; लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला; बायलर विश्वविद्यालय; और पेंसिल्वेनिया राज्य विश्वविद्यालय।

प्लास्टिक प्रदूषण से निपटना

प्लास्टिक प्रदूषण एक वैश्विक पर्यावरणीय संकट बन गया है, जिसमें हर साल लैंडफिल और महासागरों में लाखों टन प्लास्टिक कचरा जमा हो जाता है। प्लास्टिक के अपघटन के पारंपरिक तरीके अक्सर ऊर्जा-गहन, पर्यावरण के लिए हानिकारक और अप्रभावी होते हैं। शोधकर्ता इस नई खोज का उपयोग प्रदूषण को कम करने के लिए कुशल प्लास्टिक रीसाइक्लिंग तकनीक विकसित करने के लिए करना चाहते हैं।

प्रोफेसर यूबिंग झेंग और स्नातक छात्र सियुआन हुआंग। फोटो: ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय

शोधकर्ताओं ने प्लास्टिक के रासायनिक बंधन को तोड़ने और नए रासायनिक बंधन बनाने के लिए कम-शक्ति वाले प्रकाश का उपयोग किया, जिसने सामग्रियों को चमकदार कार्बन डॉट्स में बदल दिया। कार्बन-आधारित नैनोमटेरियल अपनी कई क्षमताओं के कारण बहुत मांग में हैं, और इन डॉट्स का उपयोग अगली पीढ़ी के कंप्यूटर उपकरणों में मेमोरी स्टोरेज डिवाइस के रूप में किया जा सकता है।

यूनिवर्सिटी ऑफ कैलिफोर्निया, बर्कले के पोस्टडॉक्टरल छात्र जिंगांग ली, जिन्होंने यूटी में शोध शुरू किया था, ने कहा कि “ऐसे प्लास्टिक को, जो अपने आप कभी नष्ट नहीं हो सकता, कई अलग-अलग उद्योगों के लिए उपयोगी बनाना रोमांचक है।”

व्यापक अनुप्रयोगों की संभावना

विशिष्ट प्रतिक्रिया को CH सक्रियण कहा जाता है, जहाँ कार्बनिक अणु में कार्बन-हाइड्रोजन बंधन चुनिंदा रूप से टूट जाते हैं और एक नए रासायनिक बंधन में बदल जाते हैं। इस शोध में, दो-आयामी सामग्रियों ने इस प्रतिक्रिया को उत्प्रेरित किया जिसके कारण हाइड्रोजन अणु गैस में बदल गए। इससे कार्बन अणुओं के लिए एक-दूसरे के साथ बंधने का रास्ता साफ हो गया और सूचना-भंडारण बिंदु बन गए।

प्रकाश-चालित CH सक्रियण प्रक्रिया को अनुकूलित करने और औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए इसे बढ़ाने के लिए आगे अनुसंधान और विकास की आवश्यकता है। हालाँकि, यह अध्ययन प्लास्टिक अपशिष्ट प्रबंधन के लिए स्थायी समाधान की खोज में एक महत्वपूर्ण कदम है।

इस अध्ययन में प्रदर्शित प्रकाश-चालित CH सक्रियण प्रक्रिया को कई लंबी-श्रृंखला वाले कार्बनिक यौगिकों पर लागू किया जा सकता है, जिनमें पॉलीइथिलीन और सर्फेक्टेंट शामिल हैं, जो आमतौर पर नैनोमटेरियल प्रणालियों में उपयोग किए जाते हैं।

संदर्भ: “2डी ट्रांज़िशन मेटल डाइचेलकोजेनाइड्स द्वारा मध्यस्थता से संचालित प्रकाश-चालित सी-एच सक्रियण” जिंगांग ली, डि झांग, झोंगयुआन गुओ, झिहान चेन, शी जियांग, जोनाथन एम. लार्सन, हाओयू झू, तियानयी झांग, युकियान गु, ब्रायन डब्ल्यू. ब्लैंकेनशिप, मिन चेन, ज़िलोंग वू, सुईचू हुआंग, रॉबर्ट कोस्टेकी, एंड्रयू एम. माइनर, कोस्टास पी. ग्रिगोरोपोलोस, डेजी अकिनवांडे, मौरिसियो टेरोनेस, जोन एम. रेडविंग, हाओ ली और यूबिंग झेंग द्वारा, 2 जुलाई 2024, नेचर कम्युनिकेशंस.
डीओआई: 10.1038/s41467-024-49783-z

इस शोध को विभिन्न संस्थानों द्वारा वित्त पोषित किया गया था, जिनमें शामिल हैं नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थराष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन, जापान सोसायटी फॉर द प्रमोशन ऑफ साइंस, हिरोसे फाउंडेशन और चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन।

अनुसंधान दल में यूटी के चंद्रा फैमिली डिपार्टमेंट ऑफ इलेक्ट्रिकल एंड कंप्यूटर इंजीनियरिंग के देजी अकिनवांडे और युकियान गु; यूटी के मैटेरियल्स साइंस एंड इंजीनियरिंग प्रोग्राम के झिहान चेन, जिलॉन्ग वू और सुईचू हुआंग; जापान के तोहोकु विश्वविद्यालय के हाओ ली, डि झांग और झोंगयुआन गुओ; कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के ब्रायन ब्लैंकेनशिप, मिन चेन और कोस्टास पी. ग्रिगोरोपोलोस; लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के शी जियांग, रॉबर्ट कोस्टेकी और एंड्रयू एम. माइनर; बायलर विश्वविद्यालय के जोनाथन एम. लार्सन; और पेंसिल्वेनिया स्टेट यूनिवर्सिटी के हाओयू झू, तियानी झांग, मौरिसियो टेरोनेस और जोन एम. रेडविंग शामिल हैं।