โพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) เป็นเทอร์โมพลาสติกโพลีเอสเตอร์ที่สำคัญชนิดหนึ่ง มีปริมาณการผลิตทั่วโลกมากกว่า 70 ล้านตันต่อปี และถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์อาหาร สิ่งทอ และอุตสาหกรรมอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เบื้องหลังปริมาณการผลิตมหาศาลนี้ ขยะ PET ประมาณ 80% ถูกทิ้งหรือฝังกลบอย่างไม่เลือกหน้า ก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรุนแรงและนำไปสู่การสูญเสียทรัพยากรคาร์บอนจำนวนมาก การรีไซเคิลขยะ PET กลายเป็นความท้าทายสำคัญที่จำเป็นต้องมีการพัฒนาอย่างยั่งยืนทั่วโลก
ในบรรดาเทคโนโลยีรีไซเคิลที่มีอยู่ในปัจจุบัน เทคโนโลยีโฟโตรีฟอร์มิงได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากมีคุณสมบัติเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและอ่อนโยน เทคนิคนี้ใช้พลังงานแสงอาทิตย์ที่สะอาดและไม่ก่อให้เกิดมลพิษเป็นแรงขับเคลื่อน ก่อให้เกิดสารรีดอกซ์ที่มีฤทธิ์ในแหล่งกำเนิดภายใต้อุณหภูมิและความดันแวดล้อม เพื่ออำนวยความสะดวกในการแปลงสภาพและเพิ่มมูลค่าให้กับขยะพลาสติก อย่างไรก็ตาม ผลิตภัณฑ์จากกระบวนการโฟโตรีฟอร์มิงในปัจจุบันส่วนใหญ่จำกัดอยู่เพียงสารประกอบที่มีออกซิเจนอย่างง่าย เช่น กรดฟอร์มิกและกรดไกลโคลิก
เมื่อเร็วๆ นี้ ทีมวิจัยจากศูนย์การแปลงและสังเคราะห์ทางเคมีแสง (Center for Photochemical Conversion and Synthesis) ประจำสถาบันแห่งหนึ่งในประเทศจีน ได้เสนอให้ใช้วัสดุ PET เหลือทิ้งและแอมโมเนียเป็นแหล่งคาร์บอนและไนโตรเจนตามลำดับ เพื่อผลิตฟอร์มาไมด์ผ่านปฏิกิริยาจับคู่ CN แบบโฟโตแคทาไลติก ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยจึงได้ออกแบบตัวเร่งปฏิกิริยาโฟโตแคทาไลติก Pt1Au/TiO2 ในตัวเร่งปฏิกิริยานี้ ไซต์ Pt อะตอมเดี่ยวจะจับอิเล็กตรอนที่เกิดจากแสงอย่างเฉพาะเจาะจง ในขณะที่อนุภาคนาโน Au จะจับโฮลที่เกิดจากแสง ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการแยกและการถ่ายโอนของคู่อิเล็กตรอน-โฮลที่เกิดจากแสงอย่างมีนัยสำคัญ จึงช่วยเพิ่มกิจกรรมโฟโตแคทาไลติก อัตราการผลิตฟอร์มาไมด์อยู่ที่ประมาณ 7.1 มิลลิโมล gcat⁻¹h⁻¹ การทดลองต่างๆ เช่น สเปกโทรสโกปีอินฟราเรดแบบอินซิทู (in-situ infrared spectroscopy) และเรโซแนนซ์อิเล็กตรอนพาราแมกเนติก (electron paramagnetic resonance) เผยให้เห็นวิถีปฏิกิริยาที่เกิดจากอนุมูลอิสระ: โฮลที่เกิดจากแสงจะออกซิไดซ์เอทิลีนไกลคอลและแอมโมเนียพร้อมกัน ก่อให้เกิดสารตัวกลางอัลดีไฮด์และอนุมูลอิสระอะมิโน (·NH₂) ซึ่งผ่านการจับคู่ CN จนกลายเป็นฟอร์มาไมด์ในที่สุด งานนี้ไม่เพียงแต่บุกเบิกแนวทางใหม่สำหรับการแปลงขยะพลาสติกที่มีมูลค่าสูงเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความหลากหลายของผลิตภัณฑ์อัพเกรด PET อีกด้วย แต่ยังมอบกลยุทธ์การสังเคราะห์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ประหยัดมากขึ้น และมีแนวโน้มดีสำหรับการผลิตสารประกอบที่มีไนโตรเจนที่สำคัญ เช่น ยาและยาฆ่าแมลงอีกด้วย
ผลการวิจัยที่เกี่ยวข้องได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Angewandte Chemie International Edition ภายใต้หัวข้อ “การสังเคราะห์ฟอร์มาไมด์ด้วยแสงจากขยะพลาสติกและแอมโมเนียผ่านการสร้างพันธะ CN ภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง” งานวิจัยนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากโครงการต่างๆ ที่ได้รับการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติจีน กองทุนห้องปฏิบัติการร่วมสำหรับวัสดุใหม่ระหว่างสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติจีนและมหาวิทยาลัยฮ่องกง รวมถึงแหล่งทุนอื่นๆ
เวลาโพสต์: 26 ก.ย. 2568