פוליאתילן טרפתאלט (PET), פוליאסטר תרמופלסטי חשוב, בעל ייצור עולמי שנתי העולה על 70 מיליון טון והוא נמצא בשימוש נרחב באריזות מזון יומיומיות, טקסטיל ותחומים אחרים. עם זאת, מאחורי נפח ייצור עצום זה, כ-80% מפסולת ה-PET מושלכת ללא הבחנה או מושלכת למטמנות, מה שגורם לזיהום סביבתי חמור ולבזבוז של משאבי פחמן משמעותיים. כיצד להשיג מיחזור של פסולת PET הפך לאתגר קריטי הדורש פריצות דרך לפיתוח בר-קיימא עולמי.
מבין טכנולוגיות המיחזור הקיימות, טכנולוגיית הפוטורפורמינג זכתה לתשומת לב רבה בשל מאפייניה הירוקים והעדינים. טכניקה זו משתמשת באנרגיה סולארית נקייה ולא מזהמת ככוח מניע, ומייצרת תרכובות חמצון-חיזור פעילות באתר תחת טמפרטורת ולחץ סביבתיים כדי להקל על ההמרה ושדרוג הערך המוסף של פסולת פלסטיק. עם זאת, תוצרי תהליכי הפוטורפורמינג הנוכחיים מוגבלים בעיקר לתרכובות פשוטות המכילות חמצן כגון חומצה פורמית וחומצה גליקולית.
לאחרונה, צוות מחקר מהמרכז להמרה וסינתזה פוטוכימית במכון בסין הציע להשתמש בפסולת PET ואמוניה כמקורות פחמן וחנקן, בהתאמה, כדי לייצר פורמאמיד באמצעות תגובת צימוד CN פוטו-קטליטית. לשם כך, החוקרים תכננו פוטו-קטליסט Pt1Au/TiO2. בזרז זה, אתרי Pt בעלי אטום בודד לוכדים באופן סלקטיבי אלקטרונים שנוצרו באמצעות פוטו, בעוד שחלקיקי ננו של Au לוכדים חורים שנוצרו באמצעות פוטו, ובכך משפרים משמעותית את יעילות ההפרדה וההעברה של זוגות אלקטרון-חור שנוצרו באמצעות פוטו, ובכך מגבירים את הפעילות הפוטו-קטליטית. קצב ייצור הפורמאמיד הגיע לכ-7.1 mmol gcat⁻¹ h⁻¹. ניסויים כגון ספקטרוסקופיית אינפרא אדום in-situ ותהודה פאראמגנטית של אלקטרונים חשפו מסלול תגובה בתיווך רדיקלים: חורים שנוצרו באמצעות פוטו מתחמצנים בו זמנית אתילן גליקול ואמוניה, ומייצרים תוצרי ביניים של אלדהיד ורדיקלים אמינו (·NH₂), שעוברים צימוד CN ויוצרים בסופו של דבר פורמאמיד. עבודה זו לא רק חלוצה בנתיב חדש להמרה בעלת ערך גבוה של פסולת פלסטיק, ומעשירה את ספקטרום מוצרי שדרוג PET, אלא גם מספקת אסטרטגיה סינתטית ירוקה, חסכונית ומבטיחה יותר לייצור תרכובות חשובות המכילות חנקן כגון תרופות וחומרי הדברה.
ממצאי המחקר הרלוונטיים פורסמו במהדורה הבינלאומית של Angewandte Chemie תחת הכותרת "סינתזת פורמאמיד פוטוקטליטית מפסולת פלסטיק ואמוניה באמצעות בניית קשרי CN בתנאים מתונים". המחקר קיבל מימון מפרויקטים הנתמכים על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין, קרן המעבדה המשותפת לחומרים חדשים בין האקדמיה הסינית למדעים ואוניברסיטת הונג קונג, בין היתר.
זמן פרסום: 26 בספטמבר 2025