طريقة جديدة لضغط الجزيئات معًا تقلل من نفايات التصنيع الكيميائي

يمثل إنتاج المواد الكيميائية 40٪ من إجمالي الطاقة المستخدمة حاليًا في التصنيع، كما تؤدي العملية أيضًا إلى نفايات المذيبات السامة التي تلوث البيئة وتشكل مخاطر صحية على الإنسان والحيوان.

نشرت دراسة في مجلة Science تفاصيل طريقة جديدة للكيمياء الميكانيكية لديها القدرة على تصنيع المواد الكيميائية دون تلك الآثار الضارة.

اتخذ الباحثون بمبادرة علم النانو في مركز أبحاث العلوم المتقدمة في مركز الدراسات العليا بجامعة مدينة نيويورك (CUNY ASRC)، وجامعة بنسلفانيا، وجامعة كاليفورنيا- ميرسيد نهجًا فريدًا يعزز فرصة استخدام الكيمياء الميكانيكية في الإنتاج على نطاق واسع.

تستخدم هذه التقنية الكيمياء العضوية وتكنولوجيا النانو لدفع الجزيئات معًا وإنشاء مواد كيميائية دون استخدام مذيبات مكلفة تلوث البيئة.

النتائج التي توصل إليها فريق البحث لها آثار كبيرة على العديد من قطاعات التصنيع، بما في ذلك إنتاج الأدوية والمواد لمجموعة متنوعة من الأغراض الطبية والصناعية.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة ، آدم براونشفايج، أستاذ الكيمياء والكيمياء الحيوية في مبادرة علوم النانو في جامعة مدينة نيويورك ASRC وقسم الكيمياء في كلية هنتر، “هذا إنجاز مثير حقًا، لأن الاكتشاف يجعل الكيمياء الميكانيكية وسيلة موثوقة لإنتاج المواد الكيميائية، ويسمح لنا بالقيام بذلك دون المنتجات الثانوية الضارة ومتطلبات الطاقة الكبيرة لتقنيات التصنيع الحالية”.

أشكال جديدة أكثر تفاعلية

قال المؤلف الأول يرزان زولداسوف، طالب الدكتوراه في مختبر براونشفايج: “عندما ضغطنا على الجزيئات، وجدنا أنها تلتف إلى أشكال جديدة أكثر تفاعلية تتطلب طاقة أقل للجمع وإنتاج مادة كيميائية مرغوبة”.

سمحت التجربة للباحثين بقياس مقدار القوة اللازمة لإنشاء تفاعل كيميائي يمكن التنبؤ به وموثوق به، وإظهار أن الكيمياء الميكانيكية هي تقنية قابلة للتطبيق وقابلة للتطوير لتصنيع المواد الكيميائية بطريقة أكثر استدامة وفعالية من حيث التكلفة، يمكن أيضًا استخدام التقنية الجديدة لإنشاء عقاقير ومواد جديدة لا يمكن إنشاؤها باستخدام التقنيات الحالية التي تعتمد على المذيبات.

وأضاف المؤلف المشارك روبرت كاربيك، الأستاذ في قسم الهندسة الميكانيكية والميكانيكا التطبيقية بجامعة بنسلفانيا، والذي تعاون في هذا المشروع، “لم يكن هذا الاكتشاف ممكنًا بدون تعاون الكيميائيين مع المهندسين الميكانيكيين بطريقة متعددة التخصصات حقًا، كان الكيميائيون مهمين في تصميم التجارب وإجرائها، ولكن كان علينا أن نجمع بين معرفتهم الكيميائية الأولى وتحليل الميكانيكا المتقدمة لفهم – من خلال التجارب والنظرية – كيف تسرع القوى الميكانيكية التفاعلات الكيميائية هنا. وقد أحدث العمل الجماعي الفرق . “