เมื่อมองไปรอบๆ ตัวจะพบว่าพลาสติกเข้ามาเกี่ยวข้องอย่างมากในชีวิตประจำวัน โดยใช้ไม่เพียงเพื่อความสะดวกเช่น ถุงพลาสติก และขวดพลาสติก แต่ยังเพื่อการประยุกต์ใช้ที่จำเป็นเช่น การบรรจุอาหาร และอุปกรณ์การแพทย์ เนื่องจากพลาสติกเป็นวัสดุที่ดีที่สุดที่มีอยู่ เพื่อตอบโจทย์ความต้องการพลาสติกที่เพิ่มขึ้น ปัจจุบันมีการผลิตพลาสติกเกือบ 400 ล้านตันต่อปีทั่วโลก และตัวเลขนี้จะเพิ่มขึ้น 4 เท่าในปี 2050 ทุกวันนี้มีการทิ้งพลาสติกมากกว่า 3 ใน 4 ส่วนหลังจากใช้ครั้งเดียว ทำให้เหลือพลาสติกในหลุมฝังกลบหรือสิ่งแวดล้อม รู้หรือไหมขยะพลาสติกใช้เวลาเป็นพันปีเพื่อย่อยสลาย ดังนั้นจะดีไหมถ้าสามารถเปลี่ยนขยะพลาสติกเป็นผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงเช่น เครื่องสำอาง ผงซักฟอก หรือน้ำมันหล่อลื่น

ดังนั้นจึงมีการรวมตัวกันระหว่างนักวิจัยจากหลายสถาบัน ได้แก่ ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Argonne และห้องปฏิบัติการ Ames ของกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา, มหาวิทยาลัย Northwestern, มหาวิทยาลัย Cornell, มหาวิทยาลัย South Carolina และมหาวิทยาลัย California Santa Barbara เพื่อทำให้ฝันนั้นเป็นจริง

ในขณะที่บางส่วนของขยะพลาสติกถูกนำกลับมาใช้ใหม่ (recycled) แต่ผลิตภัณฑ์ที่ได้มีคุณภาพและคุณค่าต่ำกว่าพลาสติกตั้งต้น เมื่อเร็วๆ นี้ทีมวิจัยดังกล่าวได้รายงานในวารสาร ACS Central Science ว่าสามารถค้นพบวิธีเร่งปฏิกิริยาสำหรับเปลี่ยนขยะพลาสติกเป็นผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง เช่น น้ำมันหล่อลื่น หรือขี้ผึ้ง (waxes) ต่อมาขี้ผึ้งสามารถเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ในชีวิตประจำวันเช่น ผงซักฟอก และเครื่องสำอาง

ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ใช้คือ อนุภาคนาโนแพลทินัม (platinum nanoparticles) แต่ละอนุภาคมีขนาดเพียง 2 นาโนเมตร ถูกยึดไว้บน perovskite nanocuboids มีขนาดประมาณ 100 นาโนเมตร ทีมวิจัยเลือกใช้ perovskite เพราะคงตัวมากๆ ในอุณหภูมิและความดันที่ใช้ในการเร่งปฏิกิริยาและได้รับการทดสอบว่าเป็นวัสดุที่ดีเป็นพิเศษสำหรับการเปลี่ยนพลังงาน

ทีมวิจัยเลือกใช้วิธี atomic layer deposition เป็นวิธีวางอนุภาคนาโนแพลทินัมบน perovskite nanocuboid ทำให้ควบคุมขนาดอนุภาคนาโนได้แม่นยำ ซึ่งเป็นวิธีที่ได้รับการพัฒนาโดยห้องปฏิบัติการ Argonne และมหาวิทยาลัย Northwestern

เริ่มจากการทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยากับ polyethylene ที่ใช้สำหรับงานวิจัย ผลที่ได้คือตัวเร่งปฏิกิริยาสามารถเปลี่ยน polyethylene ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่พบได้ทั่วไปมากที่สุดในพลาสติกเป็นผลิตภัณฑ์ของเหลวคุณภาพสูงปริมาณมาก ต่อมาได้ทดสอบตัวเร่งปฏิกิริยากับถุงพลาสติกที่มีวางจำหน่าย พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาให้ผลกับถุงพลาสติกเหมือนกับการใช้ polyethylene อย่างเดียวและผลิตน้อยกว่ามากไฮโดรคาร์บอนที่มีขนาดเล็ก (ตัวอย่างเช่น methane และ ethane) ที่เกิดขึ้นในกระบวนการ pyrolysis (กระบวนการให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง) หรือใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาทั่วไปซึ่งประกอบด้วยอนุภาคนาโนแพลทินัมอยู่บนสารตั้งต้น alumina

ต่อมาทีมวิจัยได้คำนวณตามทฤษฎี พบว่ามี 2 ลักษณะหลักที่มีผลต่อประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยา อย่างแรกคือความสามารถคงตัวในอุณหภูมิเนื่องจากการลงตัวทางเรขาคณิตระหว่างรูปร่างเป็นลูกบาศก์ของอนุภาคนาโนแพลทินัมและ perovskite nanocuboid อย่างที่สองคือความไม่เป็นรูของวัสดุ perovskite ซึ่งช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเร่ง

การค้นพบครั้งนี้คงเป็นข่าวดีของใครหลายคนที่สามารถใช้ประโยชน์จากขยะพลาสติก แก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมได้เป็นผลสำเร็จ แต่ยังหวังว่าจะได้ยินข่าวดีแบบนี้อยู่เรื่อยๆ ในอนาคตข้างหน้า

ที่มา: Joseph E. Harmon (2019, October 23). Rethinking the science of plastic recycling. Argonne National Laboratory. Retrieved January 13, 2019, from https://www.anl.gov/article/rethinking-the-science-of-plastic-recycling