“अपशिष्ट पॉलीएथिलीन को डोडेसीन में बदलने की प्रक्रिया कुशल पुनर्चक्रण से कहीं अधिक है; यह एक चक्रीय अर्थव्यवस्था का मार्ग प्रशस्त करती है जहाँ सामग्रियों को बेहतर उत्पादों में पुनर्चक्रित किया जाता है।”

“शोधकर्ताओं ने पॉलीएथिलीन को पुनर्चक्रित करने के लिए एक दो-चरणीय रासायनिक प्रक्रिया विकसित की है, जो किराने की थैलियों से लेकर शैम्पू की बोतलों तक, रोज़मर्रा की वस्तुओं से निकलने वाले प्लास्टिक कचरे को मूल्यवान लंबी-श्रृंखला वाले एल्कीनों में बदल देती है।”

पॉलीएथिलीन (पीई), किराने की थैलियों से लेकर पैकेजिंग रैप तक, हर चीज़ के पीछे की सामग्री - एक चमत्कार और एक खतरा दोनों है। टिकाऊ, हल्का और सस्ता, पीई टूटने के प्रति भी हठधर्मी है क्योंकि इसकी मज़बूत सी-सी संरचना पुनर्चक्रण को मुश्किल बना देती है, जिससे लैंडफिल और महासागरों में जमा हो जाती है।

डॉ. समीर चिक्कली और डॉ. नागराजू बारसु के नेतृत्व में, पुणे स्थित सीएसआईआर-राष्ट्रीय रासायनिक प्रयोगशाला के शोधकर्ताओं ने पॉलीएथिलीन कचरे को मूल्यवान लंबी-श्रृंखला वाले एल्कीनों, विशेष रूप से डोडेसीन (C12) में बदलने के लिए एक दो-चरणीय रासायनिक प्रक्रिया विकसित की है, जो उद्योगों में विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाने वाला एक बहुमुखी फीडस्टॉक रसायन है।

टीम ने पॉलीइथिलीन (पीई) के विहाइड्रोजनीकरण को सुगम बनाने के लिए एक समरूप रूथेनियम उत्प्रेरक का उपयोग किया, जिससे हाइड्रोजन-परमाणु स्थानांतरण तंत्र के माध्यम से बहुलक श्रृंखलाओं के साथ लगभग 3.38% द्विबंधों का समावेशन प्राप्त हुआ। रणनीतिक रूप से प्रस्तुत इन द्विबंधों ने आणविक दुर्बल बिंदुओं के रूप में कार्य किया, जिससे चयनात्मक विदलन संभव हुआ और तापीय पुनर्चक्रण से जुड़ी उच्च-ऊर्जा मांगों को दरकिनार किया गया।

इसके बाद, उन्होंने होवेदा-ग्रब्स II (HG-II) उत्प्रेरक का उपयोग करके एथिलीन मेटाथेसिस अभिक्रिया की। आणविक कैंची और पुनर्संयोजनकर्ता की तरह कार्य करते हुए, इस उत्प्रेरक ने एथिलीन गैस की उपस्थिति में नवगठित द्विबंधों पर बहुलक श्रृंखलाओं को विदलित किया और टुकड़ों को मध्य-लंबाई वाले ओलेफिन, मुख्यतः डोडेसीन (C₁₂) में पुनर्संयोजित किया। आश्चर्यजनक रूप से, उत्पाद वितरण में लगभग 58% डोडेसीन का योगदान था, जिसके साथ अन्य लंबी-श्रृंखला वाले एल्कीन भी थे। टर्मिनल-से-आंतरिक ओलेफिन अनुपात लगभग 1:0.8 मापा गया।

संपूर्ण प्रक्रिया हल्की परिस्थितियों में संचालित की गई, जिससे कठोर प्रतिक्रिया वातावरण या जटिल शुद्धिकरण चरणों के बिना एक सुचारू और मॉड्यूलर दृष्टिकोण प्राप्त हुआ। प्रत्येक चरण का गहन अध्ययन किया गया: नाभिकीय चुंबकीय अनुनाद (NMR) स्पेक्ट्रोस्कोपी ने द्विबंध निर्माण की पुष्टि की; जेल पारगमन क्रोमैटोग्राफी (GPC) ने बहुलक श्रृंखला विखंडन का पता लगाया; और विभेदक स्कैनिंग कैलोरीमेट्री (DSC) ने असंतृप्ति और विखंडन के संकेत देने वाले तापीय परिवर्तनों का खुलासा किया।

इस विधि के कई लाभ हैं। यह प्लास्टिक कचरे को मूल्यवान रसायनों में पुनर्चक्रित करने का एक तरीका प्रदान करती है, जिससे पर्यावरण प्रदूषण कम होता है। सामान्य ईंधन या निम्न-श्रेणी के तेल के उत्पादन के बजाय, यह प्रक्रिया आर्थिक रूप से मूल्यवान α-ओलेफ़िन उत्पन्न करती है, जो डिटर्जेंट, स्नेहक या विशिष्ट पॉलिमर के लिए आवश्यक हैं। डीहाइड्रोजनीकरण और मेटाथेसिस को संयोजित करने वाली द्वि-उत्प्रेरक रणनीति को अन्य पॉलीओलेफ़िन के लिए अनुकूलित किया जा सकता है, जिससे इसकी पहुँच व्यापक हो सकती है।

कठोर तापीय या हाइड्रोजनोलिसिस स्थितियों से बचते हुए, यह अभिक्रिया मूल्यवान सामग्री को संरक्षित करती है और ऊर्जा लागत को कम करती है। यह वृत्ताकार अर्थव्यवस्था के सिद्धांतों का उदाहरण है; कठोर प्लास्टिक कचरे को पुन: प्रयोज्य रासायनिक फीडस्टॉक में बदलना। यह प्रक्रिया प्लास्टिक अपशिष्ट प्रबंधन और रासायनिक उत्पादन के लिए एक स्थायी समाधान प्रदान करती है।

यह कार्य पॉलीएथिलीन (पीई) के उच्च-मूल्य वाले एल्कीनों में रासायनिक अप-चक्रण के लिए एक नवीन और प्रभावी उत्प्रेरक प्रक्रिया स्थापित करता है। हल्की परिस्थितियों में अपशिष्ट पीई को मूल्यवान रासायनिक मध्यवर्ती पदार्थों में सटीक रूप से परिवर्तित करके, यह दृष्टिकोण पारंपरिक हाइड्रोजनोलिसिस या पायरोलिसिस विधियों की तुलना में महत्वपूर्ण लाभ प्रदर्शित करता है।

आशाजनक होते हुए भी, कई बाधाएँ अभी भी बनी हुई हैं। रूथेनियम और HG‑II उत्प्रेरकों के उपयोग में लागत संबंधी विचार शामिल हैं और कुशल उत्प्रेरक पुनर्प्राप्ति रणनीतियों की आवश्यकता है। संभावित भविष्य की दिशाओं में चयनात्मक ओलेफिन (जैसे C₁₀ से C₁₄) प्राप्त करने के लिए प्रक्रिया को अनुकूलित करना, उत्प्रेरक पुनर्चक्रण क्षमता में सुधार करना और मौजूदा पुनर्चक्रण अवसंरचनाओं के साथ एकीकरण करना शामिल है।

पॉलीओलेफ़िन का रूथेनियम-उत्प्रेरित विखंडन: अपशिष्ट पॉलीथीन को मूल्य-वर्धित एल्केन में अप-साइकल करने की एक रणनीति

गणेशदेव पाढ़ी, किशोर वी. खोपड़े, नागेश्वरराव मोयिला, राघवेंद्रकुमार रंगप्पा, समीर एच. चिक्कली, नागराजू बारसु

पहली बार प्रकाशित: 22 जनवरी 2025

डीओआई: https://doi.org/10.1002/anie.202422609