Mislav
Kako kemičari rješavaju problem plastike
Novo istraživanje moglo bi pomoći u pretvaranju mješavine plastičnog otpada u nove proizvode
Skloni smo svrstati svu plastiku u jednu kategoriju, ali boce za vodu, vrčevi za mlijeko, kutije za jaja i kreditne kartice zapravo su napravljene od različitih materijala, kao što ste vjerojatno primijetili dok ste pokušavali shvatiti što može ići u vašu kantu za recikliranje.
Nakon što stignu do pogona za recikliranje, plastika se mora odvojiti, proces koji može biti spor i skup, te u konačnici ograničava koji se materijali i koliko njih recikliraju.
Sada su istraživači razvili novi proces koji može transformirati mješavinu nekoliko vrsta plastike u propan, jednostavan kemijski građevni blok koji se može koristiti kao gorivo ili pretvoriti u novu plastiku ili druge proizvode. Proces funkcionira jer, iako se njihov točan kemijski sastav može razlikovati, mnoga plastika dijeli sličan osnovni recept: napravljena je od dugih lanaca uglavnom ugljika i vodika.
Zajedno s politikama i zaštitom okoliša , ponovno osmišljavanje recikliranja moglo bi igrati ulogu u sprječavanju nekih od najvećih šteta od plastike.
Svake se godine u svijetu proizvede više od 400 milijuna metričkih tona plastike. Od toga se manje od 10% reciklira, oko 30% ostaje neko vrijeme u uporabi, a ostatak ili nađe put do odlagališta otpada ili u okoliš ili se spali. Plastika je također značajan pokretač klimatskih promjena: njena proizvodnja činila je 3,4% globalnih emisija stakleničkih plinova u 2019. Ne samo da recikliranje drži plastiku dalje od odlagališta otpada i oceana, novi načini proizvodnje građevnih blokova za plastiku također bi mogli pomoći u smanjenju emisija .
“Ono što zapravo pokušavamo učiniti je razmišljati o načinima na koje možemo vidjeti te otpadne plastične materijale kao vrijednu sirovinu”, kaže Julie Rorrer , postdoktorandica kemijskog inženjerstva na MIT-u i jedna od vodećih autora nedavnog istraživanja.
Glavna prednost novog pristupa koji su razvili Rorrer i njezini kolege jest to što radi na dvije najčešće plastike koje se danas koriste: polietilenu i polipropilenu. U reaktor ide mješavina plastike od koje se prave boce i vrčevi za mlijeko, a iz njega izlazi propan. Pristup ima visoku selektivnost, s propanom koji čini oko 80% konačnih plinova.
“Ovo je stvarno uzbudljivo jer je korak prema ovoj ideji cirkularnosti”, kaže Rorrer.
Kako bi se smanjila energija potrebna za razgradnju plastike, proces koristi katalizator koji se sastoji od dva dijela: kobalta i poroznog materijala nalik pijesku koji se naziva zeoliti. Istraživači još uvijek nisu sigurni kako točno kombinacija funkcionira, ali Rorrer kaže da selektivnost vjerojatno dolazi od pora u zeolitu, koje ograničavaju gdje dugački molekularni lanci u plastici reagiraju, dok kobalt pomaže da se zeolit ne deaktivira.
Proces je još daleko od toga da bude spreman za industrijsku upotrebu. Trenutno se reakcija odvija u malim serijama i vjerojatno bi trebala biti kontinuirana da bi bila ekonomična.
Rorrer kaže da istraživači također razmatraju koje bi materijale trebali koristiti. Kobalt je češći i jeftiniji od nekih drugih katalizatora koje su isprobali, poput rutenija i platine, ali još uvijek traže druge mogućnosti. Bolje razumijevanje načina na koji katalizatori rade moglo bi im omogućiti zamjenu kobalta jeftinijim, obilnijim katalizatorima, kaže Rorrer.
Krajnji cilj bi bio potpuno mješoviti sustav recikliranja plastike, kaže Rorrer, “i taj okvir nije potpuno nategnut.”
Ipak, postizanje te vizije zahtijevat će neke izmjene. Polietilen i polipropilen jednostavni su lanci ugljika i vodika, dok neka druga plastika sadrži druge elemente, poput kisika i klora, koji bi mogli predstavljati izazov metodama kemijskog recikliranja.
Na primjer, ako polivinil klorid (PVC), koji se naširoko koristi u bocama i lulama, završi u ovom sustavu, mogao bi deaktivirati ili otrovati katalizator dok proizvodi otrovne plinove, tako da istraživači tek moraju smisliti druge načine za rukovanje tom plastikom .
Znanstvenici također traže druge načine za postizanje recikliranja plastike mješovite hrane. U studiji objavljenoj u Scienceu u listopadu, istraživači su koristili kemijski proces uz genetski modificirane bakterije za razgradnju mješavine tri uobičajene plastike.
Prvi korak, koji uključuje kemijsku oksidaciju, siječe duge lance, stvarajući manje molekule na koje se veže kisik. Pristup je učinkovit jer je oksidacija “prilično promiskuitetna”, djeluje na nizu materijala, objašnjava Shannon Stahl , glavni autor istraživanja i kemičar na Sveučilištu Wisconsin.
Oksidacijom plastike nastaju proizvodi koje zatim mogu progutati bakterije iz tla koje su prilagođene da se njima hrane. Mijenjajući metabolizam bakterija, istraživači bi na kraju mogli napraviti novu plastiku, poput novih oblika najlona.
Istraživanje je još uvijek u tijeku, kaže Alli Werner , biologinja u Nacionalnom laboratoriju za obnovljivu energiju i jedna od autorica znanstvene studije. Konkretno, tim radi na boljem razumijevanju metaboličkih putova koje bakterije koriste za izradu proizvoda kako bi mogli ubrzati proces i proizvesti veće količine korisnih materijala.
Ovaj bi se pristup vjerojatno mogao koristiti u većem opsegu, jer su i oksidacija i genetski modificirane bakterije već široko rasprostranjene: petrokemijska industrija se oslanja na oksidaciju kako bi proizvela milijune tona materijala svake godine, a mikroorganizmi se koriste u industrijama kao što su razvoj lijekova i prerada hrane .
Kako biolozi poput Wernera i kemijski inženjeri poput Rorrera usmjeravaju pozornost na nove metode recikliranja plastike, otvaraju se mogućnosti za ponovno promišljanje o tome kako se nosimo s golemim količinama plastičnog otpada.
“Ovo je izazov s kojim se zajednica može uhvatiti u koštac”, kaže Rorrer. I primijetila je značajan priljev novih istraživača koji počinju raditi na plastici: “Čini se da se svi i njihova sestra bave preradom plastike.”
Još jedan razlog za vjerovanje da se radi o sustavu vida je to što je Musk tvrdio da moždani implantati mogu izliječiti veliki broj bolesti. A pokazivanje moguće tehnike za liječenje sljepoće je ono što je multimilijarder sam nagovijestio.
Tijekom intervjua s podcasterom Joeom Roganom, Musk je ustvrdio da uređaj Neuralink “može popraviti gotovo sve što nije u redu s mozgom. Dakle, to bi moglo biti nešto što vam … vraća vid, čak i ako ste izgubili vidni živac.”
“Stvarno?” upita Rogan. “Da, da, apsolutno”, odgovorio je Musk.
Za liječenje neuropsihijatrijskog poremećaja, poput depresije, vjerojatno je potrebno staviti elektrode duboko u mozak. Ali vizualni korteks je prikladno smješten točno u stražnjem dijelu mozga, blizu lubanje, gdje ga je lako pronaći.
Neuralinkov implantat mogao bi biti dobra proteza za vid. Njegove elektrode idu u mozak, blizu neurona, da ne troše mnogo električne energije, što ga čini sigurnijim. Njihov sustav tankih žica također bi mogao dosegnuti više lokacija, što znači više fosfena, a možda i “zaslon” više rezolucije.
U studijama provedenim na Sveučilištu Utah prije mnogo godina, istraživači su studentima prekrili oči ekranom na kojem su bile izbušene rupe. Otkrili su da su s oko 700 rupa i dalje mogli upravljati stazama s preprekama, pa čak i čitati knjige.
To znači da bi oko 700 fosfena moglo biti koristan oblik vida, iako to nije ništa poput prirodnog vida, koji je nevjerojatno bogat u boji i putuje uz milijun aksona od oka do mozga.
Ne može se nagađati kako će točno demo biti izveden. Iako je Musk magnet za dramu, Neuralink ga je u prošlosti igrao prilično konzervativno, tako da ne očekujemo ništa previše ludo. Na primjer, dok je Neuralink jednom izveo svinju na pozornicu, ne bismo očekivali bilo kakvu demonstraciju uživo koja uključuje rezus majmuna.
Pomalo su agresivni, a borci za prava životinja već kritiziraju tvrtku i njezine sveučilišne partnere zbog ozljeđivanja životinja. No još uvijek može postojati video demonstracija koja uključuje primata, kao što je bio slučaj s majmunom koji je igrao pong.
Svakako, Neuralink bi mogao podivljati kad bi htio. Sasvim je moguće da Musk uživo upisuje slova, pravo u mozak majmuna, a životinja prepisuje njegovu poruku.
Nakon što je preuzeo Twitter, Musk se ponašao kao dvorska luda, dajući nepromišljene, ali, po njegovom mišljenju, istinite komentare o slobodi govora i drugim stvarima.
Mislim da bi bilo prilično smiješno da je sve Muskove nedavne tweetove prenio on i da ih je upisao majmun.
Ali to je moj rastezljivi cilj. Sve o Neuralinku govori mi da će biti prilično oprezni i držati se osnovne demonstracije vida potaknutog implantatima. Tvrtka želi pokazati da je njezin uređaj koristan, da bi mogao pomoći ljudima i nacrtati cool budućnost koja će privući talentirane inženjere da se tamo prijave za posao.
Možda griješim u vezi svega ovoga. Tako da definitivno pratim Neuralinkov događaj. I trebao bi i ti. Iako Neuralinkove demonstracije moždanih sučelja nisu baš nove, uvijek je sjajna predstava.