آیا می‌توان تایرهایی از جنس درختان و علف‌ها ساخت؟

تایرها معمولاً کثیف‌ترین قسمت خودرو هستند و با هر بار چرخش خود، مقداری گل‌ولای را در داخل ‌آج‌هایشان جمع می‌کنند. ساخت یک تایر فرآیندی هزینه‌بر و شدیداً به نفت وابسته است، اما حالا دانشمندان مدعی یک تغییر شگرف در علم شیمی شده و گفته‌اند که می‌توانند مولکول‌های حیاتی موجود در تایرها را با منبعی از درختان و علف‌ها جایگزین کنند. به گفته‌ی آن‌ها، تمامی این مراحل بدون تغییر در رنگ، شکل و عملکرد تایر رخ می‌دهد.

اثر زیست‌محیطی تولید تایر برای سالیان طولانی تحت بررسی بوده است و دانشمندان همواره به دنبال یافتن روش‌هایی پاک‌تر هستند. این تلاش‌ها بر جزء اصلی لاستیک متمرکز شده که مولکولی به نام ایزوپرن است. برای ساخت ایزوپرن، مولکول‌های موجود در نفت با گرما شکسته می‌شود و این مولکول از صدها ماده‌ی  شیمیایی دیگر جدا و خالص می‌شود. در این زمان، مولکول خود را در قالب یک زنجیره‌ی پلیمری طولانی شکل می‌دهد.

بااین‌حال، ایزوپرن قابلیت به دست آمدن از منابع طبیعی نیز دارد. درحالی‌که محققان در حال بررسی احتمال استفاده از شکر تولیدشده از بیومَس در ساخت لاستیک بوده‌اند، به نظر می‌رسد تبدیل این روش به واقعیت کاری دشوار است. برای مثال، شرکت Goodyear در سال 2010 روشی به نام مهندسی باکتری را تشریح کرد که از آن در افزایش تولید میکروبی ایزوپرن استفاده می‌شد. شبیه‌سازی یک آنزیم مهم در تولید ایزوپرن مصنوعی در سال 2012، یکی دیگر از گام‌هایی روبه‌جلو برای دستیابی به این ماده بود.

حالا محققان دانشگاه مینه‌سوتا مدعی یک روش منحصربه‌فرد در تولید ایزوپرن شده‌اند. به گفته آن‌ها، می‌توان با استفاده از یک فرآیند شیمیایی که شامل افزایش  طبیعی تخمیر میکروبی همراه با تصفیه‌ی کاتالیزوری می‌شود، دست به تولید ایزوپرن زد. این فرآیند درست شبیه به پروسه‌ی مورداستفاده در تصفیه‌ی نفت است.

این روش با تخمیر میکروبی قندهای گیاهی نظیر گلوکز و تبدیل آن‌ها به اسید ایتاکونیک آغاز می‌شود. این اسید سپس با هیدروژن ترکیب و سبب یک واکنش شیمایی می‌شود که نتیجه آن methyl-THF نام دارد.

در گام سوم که شگفتی اصلی در آن نهفته است، از یک کاتالیزور تازه کشف‌شده به نام پنتاسیل خود ستون فسفر دار (Phosphorous Self-Pillared Pentasil) برای تبدیل methyl-THF به ایزوپرن استفاده می‌شود. این روش بهره‌وری کاتالیزوری را به بالای 90 درصد می‌رساند، زیرا تقریباً تمام ماده به ایزوپرن تبدیل می‌شود. به گفته‌ی محققان، با این روش چشم‌انداز تولید ایزوپرن تجدید پذیر روشن‌تر شده است و حتی می‌توان از این روش در ساخت سایر محصولات پلاستیکی پیشرفته استفاده کرد.

پل داونهاور، دانشیار دانشگاه مینه‌سوتا در رشته‌ی مهندسی شیمی و سرپرست این مطالعه، می‌گوید:

عملکرد کاتالیزورهای زئولیت جدید نظیر  S-PPP شگفت‌انگیز بود. این دسته‌ی جدید از کاتالیزورهای اسیدی جامد، بهره‌وری کاتالیزوری را به  میزان خارق‌العاده‌ای بهبود می‌بخشند و تولید ایزوپرن تجدید پذیر را ممکن می‌سازند.