Çok katmanlı plastik malzemeler gıda ve tıbbi malzeme ambalajlarında sıklıkla kullanılır. Çünkü katmanlama, polimerlere ısı direnci oksidasyon dayanımı ve nem kontrolü gibi belirli özellikler verebilir. Ancak, kullanışlı olmalarına rağmen, her zaman mevcut olan bu plastiklerin geleneksel yöntemler kullanılarak geri dönüştürülmesi imkansızdır.
Her yıl dünya çapında 12 farklı polimer tipinin kullanıldığı yaklaşık 100 milyon ton çok katmanlı termoplastik üretilmektedir. Bu toplamın yüzde kırkı, üretim sürecinin kendisinden kaynaklanan atıktır ve polimerleri ayırmanın bir yolu yoktur. Wisconsin-Madison Üniversitesi mühendisleri, Solvent-Targeted Recovery and Precipitation (STRAP) işleme adını verdikleri bir teknik olan ve çözücülerin kullanıldığı bir yönteme öncülük ettiler.
UW-Madison kimya ve biyoloji mühendisliği profesörleri George Huber, Reid Van Lehn ve öğrencileri, polimer çözünürlüğünün termodinamik hesaplamaları tarafından yönlendirilen bir dizi solvent yıkama sistemi kullandılar. Bilim insanları geliştirdikleri bu STRAP sürecini polietilen, etilen vinil alkol ve polietilen tereftalattan oluşan katmanlı yapıyı ayırmak için kullandılar.
Ekip geri kazanılan polimerleri yeni plastik malzemeler oluşturmak için kullanmayı umuyor ve bu da sürecin geri dönüşüm döngüsünü kapatmaya yardımcı olabileceğini gösteriyor. Özellikle, çok katmanlı plastik üreticilerinin üretim ve paketleme işlemleri sırasında üretilen plastik atığın yüzde 40’ını geri kazanmasına olanak sağlayabilir. Huber, “Bunu çok katmanlı bir plastikle gösterdik. Diğer çok katmanlı plastikleri denememiz ve bu teknolojiyi ölçeklendirmemiz gerekiyor” diyor.
Çok katmanlı plastiklerin karmaşıklığı arttıkça, her bir polimeri çözebilen çözücüleri tanımlamanın zorluğu da artar.
Bu nedenle STRAP, süreci yönlendirmek için Van Lehn tarafından kullanılan Conductor-like Screening Model for Realistic Solvents (COSMO-RS) adı verilen bir hesaplama yaklaşımına güvenir.
COSMO-RS, bir polimeri çözebilecek potansiyel çözücülerin sayısını azaltarak, değişen sıcaklıklarda çözücü karışımlarında hedef polimerlerin çözünürlüğünü hesaplayabilir. Araştırmacıların esas amacı, her türden çok katmanlı plastiği geri dönüştürmek için solvent kombinasyonlarını bulmalarına izin verecek bir hesaplama sistemi geliştirmektir.
Ekip ayrıca kullandığı çözücülerin çevresel etkisine bakmayı ve çeşitli çözücü sistemlerinin etkinliğini, maliyetini ve çevresel etkisini daha iyi dengelemelerini sağlayacak bir yeşil çözücüler veritabanı oluşturmayı umuyor.
