20 فبراير 2024 (أخبار Nanowerk) البوليسترين عبارة عن بلاستيك منتشر على نطاق واسع ولا يمكن إعادة تدويره بشكل أساسي عند مزجه بمواد أخرى وغير قابل للتحلل. في المجلة Angewandte Chemie (""مركب الببتيد LCI المصمم هندسيًا مع العامل المساعد للكوبالت يعزز كفاءة أكسدة جسيمات البوليسترين الدقيقة") ، قام فريق بحث ألماني بإدخال محفز حيوي هجين يعمل على أكسدة جزيئات البوليسترين الدقيقة لتسهيل تحللها لاحقًا. يتكون المحفز من "مرساة الببتيد" المصممة خصيصًا والتي تلتصق بأسطح البوليسترين ومركب الكوبالت الذي يعمل على أكسدة البوليسترين.
يعزز الببتيد المرساة الهندسي LCI مع العامل المساعد للكوبالت كفاءة أكسدة جزيئات البوليسترين الدقيقة. (© Wiley) للبوليستيرين - بمفرده أو مع بوليمرات أخرى - العديد من التطبيقات، بدءًا من حاويات الزبادي وحتى أغلفة الأجهزة. في شكله الرغوي، المعروف بشكل أساسي باسم العلامة التجارية Styrofoam، يتم استخدامه، على سبيل المثال، للعزل والتعبئة. العيب الكبير للبوليسترين هو ضعف قابليته للتحلل الحيوي، مما يؤدي إلى التلوث البيئي. عندما يكون البوليسترين نظيفًا وغير مختلط بمواد أخرى، فإنه يكون قابلاً لإعادة التدوير، ولكن ليس عندما يكون ملوثًا أو ممزوجًا بمواد أخرى. في برامج إعادة التدوير البلدية، يصعب معالجة النفايات البلاستيكية المختلطة من البوليسترين ومنتجات التحلل، مثل جزيئات البوليسترين النانوية والجسيمات الدقيقة. تكمن المشكلة في حقيقة أن البوليسترين طارد للماء وغير قطبي، وبالتالي لا يمكنه التفاعل مع المواد المتفاعلة القطبية الشائعة. للحصول على عملية بسيطة واقتصادية وفعالة في استخدام الطاقة لتكسير نفايات البوليسترين المختلطة، يجب أولاً تجهيز البوليسترين بمجموعات وظيفية قطبية. قام فريق بقيادة أولريش شوانيبيرج وجون أوكودا في RWTH في آخن (ألمانيا) بتطوير محفز حيوي هجين جديد لتنفيذ هذه الخطوة. يعتمد المحفز على مركبات تعرف باسم الببتيدات المرساة مقترنة بمركب الكوبالت. الببتيدات المرساة هي سلاسل ببتيدية قصيرة يمكن أن تعلق على الأسطح. قام الفريق بتطوير ببتيد مرساة خاص (LCI، Liquid Chromatography Peak I) يرتبط بسطح البوليسترين. غرام واحد من هذا الببتيد يكفي لتغطية سطح يصل إلى 654 مترًا مربعًا بطبقة أحادية خلال دقائق إما عن طريق الرش أو الغمس. يتم ربط مركب الكوبالت النشط تحفيزيًا بالببتيد المرساة عبر قطعة ربط قصيرة. ذرة الكوبالت "محاطة" بروابط حلقية كبيرة، وهي حلقة مكونة من ثماني ذرات كربون وأربع ذرات نيتروجين (TACD، 2،1,4,7,10،XNUMX،XNUMX-tetraazacyclododecane). يقوم المحفز بتسريع أكسدة روابط C-H في البوليسترين لتكوين مجموعات OH القطبية (الهيدروكسيل) عن طريق التفاعل مع الأوكسون (بيروكسيمونوسلفات البوتاسيوم)، وهو عامل مؤكسد شائع. يكون ربط الببتيدات المرساة خاصًا بمادة معينة، لذا فهي في هذه الحالة تعمل على تثبيت الكوبالت النشط تحفيزيًا بالقرب من سطح البوليسترين، مما يسرع التفاعل. هذه العملية البسيطة وغير المكلفة والموفرة للطاقة قابلة للتطوير من خلال تطبيقات الغمس والرش وهي مناسبة للاستخدام على المستوى الصناعي. من خلال استخدام المحفزات الكيميائية المترافقة، يمكن لمفهوم المحفز الهجين هذا الذي يستخدم الارتباط الخاص بالمواد بواسطة الببتيدات المرساة أن يسمح بتفكيك مادة محددة لمزيد من البوليمرات الكارهة للماء مثل البولي بروبيلين والبولي إيثيلين التي لا يمكن تفكيكها اقتصاديًا بواسطة الإنزيمات.
يعزز الببتيد المرساة الهندسي LCI مع العامل المساعد للكوبالت كفاءة أكسدة جزيئات البوليسترين الدقيقة. (© Wiley) للبوليستيرين - بمفرده أو مع بوليمرات أخرى - العديد من التطبيقات، بدءًا من حاويات الزبادي وحتى أغلفة الأجهزة. في شكله الرغوي، المعروف بشكل أساسي باسم العلامة التجارية Styrofoam، يتم استخدامه، على سبيل المثال، للعزل والتعبئة. العيب الكبير للبوليسترين هو ضعف قابليته للتحلل الحيوي، مما يؤدي إلى التلوث البيئي. عندما يكون البوليسترين نظيفًا وغير مختلط بمواد أخرى، فإنه يكون قابلاً لإعادة التدوير، ولكن ليس عندما يكون ملوثًا أو ممزوجًا بمواد أخرى. في برامج إعادة التدوير البلدية، يصعب معالجة النفايات البلاستيكية المختلطة من البوليسترين ومنتجات التحلل، مثل جزيئات البوليسترين النانوية والجسيمات الدقيقة. تكمن المشكلة في حقيقة أن البوليسترين طارد للماء وغير قطبي، وبالتالي لا يمكنه التفاعل مع المواد المتفاعلة القطبية الشائعة. للحصول على عملية بسيطة واقتصادية وفعالة في استخدام الطاقة لتكسير نفايات البوليسترين المختلطة، يجب أولاً تجهيز البوليسترين بمجموعات وظيفية قطبية. قام فريق بقيادة أولريش شوانيبيرج وجون أوكودا في RWTH في آخن (ألمانيا) بتطوير محفز حيوي هجين جديد لتنفيذ هذه الخطوة. يعتمد المحفز على مركبات تعرف باسم الببتيدات المرساة مقترنة بمركب الكوبالت. الببتيدات المرساة هي سلاسل ببتيدية قصيرة يمكن أن تعلق على الأسطح. قام الفريق بتطوير ببتيد مرساة خاص (LCI، Liquid Chromatography Peak I) يرتبط بسطح البوليسترين. غرام واحد من هذا الببتيد يكفي لتغطية سطح يصل إلى 654 مترًا مربعًا بطبقة أحادية خلال دقائق إما عن طريق الرش أو الغمس. يتم ربط مركب الكوبالت النشط تحفيزيًا بالببتيد المرساة عبر قطعة ربط قصيرة. ذرة الكوبالت "محاطة" بروابط حلقية كبيرة، وهي حلقة مكونة من ثماني ذرات كربون وأربع ذرات نيتروجين (TACD، 2،1,4,7,10،XNUMX،XNUMX-tetraazacyclododecane). يقوم المحفز بتسريع أكسدة روابط C-H في البوليسترين لتكوين مجموعات OH القطبية (الهيدروكسيل) عن طريق التفاعل مع الأوكسون (بيروكسيمونوسلفات البوتاسيوم)، وهو عامل مؤكسد شائع. يكون ربط الببتيدات المرساة خاصًا بمادة معينة، لذا فهي في هذه الحالة تعمل على تثبيت الكوبالت النشط تحفيزيًا بالقرب من سطح البوليسترين، مما يسرع التفاعل. هذه العملية البسيطة وغير المكلفة والموفرة للطاقة قابلة للتطوير من خلال تطبيقات الغمس والرش وهي مناسبة للاستخدام على المستوى الصناعي. من خلال استخدام المحفزات الكيميائية المترافقة، يمكن لمفهوم المحفز الهجين هذا الذي يستخدم الارتباط الخاص بالمواد بواسطة الببتيدات المرساة أن يسمح بتفكيك مادة محددة لمزيد من البوليمرات الكارهة للماء مثل البولي بروبيلين والبولي إيثيلين التي لا يمكن تفكيكها اقتصاديًا بواسطة الإنزيمات.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=64691.php
