ہلکا پھلکا، انتہائی پائیدار فائبر سے تقویت یافتہ epoxy مرکبات جن میں شیشے کے فائبر یا کاربن فائبر شامل ہیں جو پولیمر میٹرکس میں سرایت کرتے ہیں، آٹوموٹو، جہاز، ہوائی جہاز، اور ونڈ ٹربائن بلیڈ بنانے کے لیے ضروری اعلیٰ کارکردگی والے مواد ہیں۔
2025 تک، تقریباً 25،000 ٹن ونڈ ٹربائن بلیڈ ہر سال اپنی آپریشنل زندگی تک پہنچ جائیں گے۔ روایتی طور پر، ونڈ ٹربائن بلیڈز کو epoxy کی کیمیائی خصوصیات کی وجہ سے ری سائیکل کرنا مشکل رہا ہے، جو ایک لچکدار مادہ ہے اور اسے ایک ایسا جزو سمجھا جاتا ہے جسے دوبارہ قابل استعمال مواد میں توڑا نہیں جا سکتا۔ Epoxy resins حیاتیاتی تنزلی کے قابل نہیں ہیں اور جلنے پر زہریلی گیسیں خارج کرتی ہیں، جو بالآخر ان کو ٹھکانے لگانے کے اہم طریقے کے طور پر لینڈ فل کا باعث بنتی ہیں۔
ونڈ ٹربائن بلیڈ کی لینڈ فل پر اس کی غیر موثریت اور عدم استحکام کی وجہ سے کئی یورپی ممالک نے پابندی عائد کر دی ہے، اور امید ہے کہ مستقبل میں مزید ممالک اس پر عمل درآمد کریں گے۔ لہذا، epoxy resins اور ان کے مرکبات کے لیے قابل عمل ری سائیکلنگ کی حکمت عملیوں کی فوری ضرورت ہے۔
فی الحال نیا دریافت شدہ عمل ری سائیکلنگ کی حکمت عملی کا ایک ثبوت ہے اور اس کا اطلاق موجودہ ونڈ ٹربائن بلیڈز اور بلیڈز کے ساتھ ساتھ دیگر ایپوکسی پر مبنی مواد پر بھی کیا جا سکتا ہے۔
نتائج معروف سائنسی جریدے نیچر میں شائع ہوئے اور آرہس یونیورسٹی نے ڈینش انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی کے ساتھ مل کر اس عمل کے لیے پیٹنٹ کے لیے درخواست دی۔
خاص طور پر، محققین نے ظاہر کیا کہ A ruthenium پر مبنی اتپریرک اور سالوینٹس isopropanol اور toluene کا استعمال کرتے ہوئے، وہ epoxy میٹرکس کو الگ کر سکتے ہیں اور epoxy پولیمر کی اصل ساختی اکائیوں میں سے ایک، bisphenol A، اور برقرار شیشے کے ریشوں کو ایک ہی عمل میں چھوڑ سکتے ہیں۔
تاہم، یہ طریقہ فوری طور پر قابل توسیع نہیں ہے کیونکہ کیٹلیٹک نظام صنعتی نفاذ کے لیے کافی موثر نہیں ہے اور روتھینیم ایک نایاب اور مہنگی دھات ہے۔ اس لیے آرہس یونیورسٹی کے سائنسدان اس طریقہ کار کو بہتر بنانے کے لیے مسلسل کوششیں کر رہے ہیں۔
"بہر حال، ہم اسے پائیدار ٹیکنالوجیز کی ترقی میں ایک اہم پیش رفت کے طور پر دیکھتے ہیں جو ایپوکسی پر مبنی مواد کے لیے ایک سرکلر اکانومی تشکیل دے سکتی ہے۔ یہ کیمیائی عمل کی پہلی اشاعت ہے جو منتخب طور پر ایپوکسی رال کمپوزٹ کو گل سکتی ہے اور سب سے اہم مواد میں سے ایک کو الگ کر سکتی ہے۔ "Epoxy پولیمر کے ساتھ ساتھ شیشے یا کاربن ریشوں کے اہم اجزاء، اس عمل میں مؤخر الذکر کو نقصان نہیں پہنچاتے،" ٹرائلز اسکریڈسٹرپ نے کہا، جو اس تحقیق کے سرکردہ مصنفین میں سے ایک ہے۔
Troels Skrydstrup آرہس یونیورسٹی میں شعبہ کیمسٹری اور سینٹر فار انٹر ڈسپلنری نینو سائنسز (iNANO) میں پروفیسر ہیں۔ اس تحقیق کو CETEC پروجیکٹ (سرکلر اکانومی فار تھرموسیٹ ایپوکسی کمپوزائٹس) نے سپورٹ کیا تھا، جس میں Vestas، Oilon، ڈینش انسٹی ٹیوٹ آف ٹیکنالوجی اور آرہس یونیورسٹی کے درمیان شراکت داری تھی۔
اس مطالعہ میں، محققین نے پولیمر میں سب سے عام C(alkyl)-O بانڈ کو توڑنے کے لیے Ru-catalyzed dehydrogenation/bond breaking/reduction tandem react کا استعمال کیا، جو C(alkyl)-O سنگل بانڈ کو توڑنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ BPA میٹرکس سے متصل۔ محققین نے غیر ترمیم شدہ امائن سے علاج شدہ ایپوکسی رال اور تجارتی مرکب مواد پر اس طریقہ کار کے اطلاق کا مظاہرہ کیا، بشمول ونڈ ٹربائن بلیڈ کے کیسنگ۔ محققین کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ تھرموسیٹ ایپوکس اور مرکبات کی کیمیائی بحالی ممکن ہے۔
epoxy رال کے اتپریرک ڈی کنسٹرکشن تجربے سے پتہ چلتا ہے کہ 4 دن کے اتپریرک ردعمل کے بعد BPA کا 81 فیصد بازیافت کیا جا سکتا ہے۔
ایک عام نقطہ نظر کے ساتھ جو امائن سے علاج شدہ ایپوکس کے سالماتی گلنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، تفتیش کاروں نے فائبر سے تقویت یافتہ ایپوکسیوں کی ڈیکونڈیفیکیشن کے لیے پروٹوکول کی لاگو ہونے کی چھان بین کرنے کا رخ کیا جس میں پولیمر میٹرکس کے علاوہ زیادہ وزن کے فیصد سے فائبر ہوتے ہیں۔ 3 دن کے بعد، مرکبات بغیر کسی علاج کے واضح طور پر ڈھیلے ریشوں میں الگ ہوگئے۔ ڈیکنٹیشن رد عمل کا مرکب؛ دھونے کے بعد، 57wt فیصد کاربن فائبر برآمد ہوا، اور BPA کا 13wt فیصد محلول سے الگ ہو گیا۔
اس کے بعد اس نے جدید ترین ریٹائرڈ ونڈ ٹربائن بلیڈ کے کیسنگ کا تجربہ کیا۔ یہ تجارتی مرکب نمونہ اتپریرک طور پر اچھی طرح سے گل گیا تھا، جس کے نتیجے میں 50wt فیصد گلاس فائبر اور 19wt فیصد BPA تھا۔
آخر میں، زندگی کے اختتامی مرکبات سے برآمد ہونے والے اجزاء کے لیے، ایک سرکلر اکانومی پر غور کیا جا سکتا ہے۔ ری سائیکلنگ سے حاصل کردہ انتہائی صاف شدہ بیسفینول A کو نظریاتی طور پر موجودہ پیداواری زنجیروں میں دوبارہ استعمال کیا جا سکتا ہے جیسے epoxy resins، پولی کاربونیٹ یا پالئیےسٹر، پیٹرولیم فیڈ اسٹاک سے تیار کردہ اصل BPA کی جگہ لے کر۔ محققین کے اتپریرک عمل کو تصور کے ثبوت کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ ان قیمتی اور متعلقہ مواد کے لیے سرکلر اکانومی حاصل کرنا ممکن ہے۔
