Synthesis of Lubricant Additives from Polyisobutylene Reclaimed from Inner Tube Waste: Characterization and Application in Automotive Engines
यह अध्ययन पुनर्चक्रित अपशिष्ट टायर रबर से पॉलीआइसोब्यूटिलीन सकसिनिमाइड स्नेहक योजकों के सफल संश्लेषण और लक्षण वर्णन को प्रदर्शित करता है, जो यह दर्शाता है कि 2% सांद्रता ऑटोमोटिव इंजन तेलों की ऑक्सीकरण स्थिरता, फैलाव क्षमता और श्यानता सूचकांक को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती है।
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हर बार जब एक कार का इंजन चलता है, तो यह अपने चलते हुए हिस्सों को आपस में रगड़ने से बचाने के लिए तेल की एक पतली परत पर निर्भर करता है। यह तेल केवल एक साधारण स्नेहक (लुब्रिकेंट) नहीं है; यह एक सावधानीपूर्वक इंजीनियर किया गया मिश्रण है जिसे अत्यधिक गर्मी का सामना करने, संक्षारक अम्लों को बेअसर करने और गंदगी तथा कालिख के सूक्ष्म कणों को निलंबित रखने के लिए बनाया गया है ताकि वे मशीनरी को जाम न कर दें। इन कार्यों को करने के लिए, निर्माता आधार तेल में विशेष रासायनिक यौगिक मिलाते हैं। ये एडिटिव्स (योजक) क्लीनर और रक्षक के रूप में कार्य करते हैं, लेकिन वे आमतौर पर नए, पेट्रोलियम-आधारित रसायनों से बने होते हैं। साथ ही, दुनिया कचरे के भारी संचय से जूझ रही है, विशेष रूप से टायरों में उपयोग किए जाने वाले पुराने इनर ट्यूबों से। ये ट्यूब एक टिकाऊ सामग्री से बने होते हैं जो आसानी से सड़ते या टूटते नहीं हैं, और अक्सर दशकों तक लैंडफिल में पड़े रहते हैं। वैज्ञानिकों के लिए चुनौती इस जिद्दी कचरे को अधिक प्रदूषण पैदा किए बिना कुछ उपयोगी बनाने का तरीका खोजने की रही है।
मोसुल विश्वविद्यालय, इराक के शोधकर्ताओं की एक टीम ने कचरे के इनर ट्यूबों को उच्च-प्रदर्शन वाले इंजन एडिटिव्स में बदलकर इस समस्या का समाधान निकाला है। उनका काम पॉलीआइसोब्यूटिलीन (polyisobutylene) नामक एक विशिष्ट प्रकार के रबर पर केंद्रित है, जो ब्यूटिल रबर इनर ट्यूब का मुख्य घटक है। कचरे को जलाने या दफनाने के बजाय, टीम ने एक सामान्य ईंधन विलायक, केरोसिन का उपयोग करके स्क्रैप से रबर को घोलने की विधि विकसित की। मिश्रण को गर्म करके और अवांछित कार्बन ब्लैक एवं अन्य मलबे को छानकर, वे शुद्ध पॉलिमर श्रृंखलाओं को पुनः प्राप्त करने में सक्षम हुए। एक बार पुन: प्राप्त होने के बाद, इस सामग्री को रासायनिक रूप से परिवर्तित किया गया। पहले, इसे मेलिक एनहाइड्राइड (maleic anhydride) नामक एक यौगिक के साथ प्रतिक्रिया कराई गई ताकि एक मध्यवर्ती पदार्थ बनाया जा सके। फिर, इस मध्यवर्ती को डायथलीन ट्रिएमाइन (diethylene triamine) नामक रसायन के साथ मिलाया गया। इस अंतिम प्रतिक्रिया ने एक नया यौगिक उत्पादित किया जिसे पॉलीआइसोब्यूटिलीन सक्सिनिमाइड (polyisobutylene succimide) कहा जाता है, जो तेल उद्योग में इंजन को साफ रखने की अपनी क्षमता के लिए व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है।
शोधकर्ताओं ने केवल रसायन बनाना ही नहीं किया; उन्हें यह सिद्ध करना था कि यह वाणिज्यिक एडिटिव्स के समान या उनसे बेहतर काम करता है। उन्होंने अपने नए संश्लेषित एडिटिव को मानक लुब्रिकेटिंग तेल में तीन अलग-अलग मात्राओं में मिलाया: एक प्रतिशत, डेढ़ प्रतिशत और दो प्रतिशत। इस मिश्रण का परीक्षण करने के लिए, उन्होंने तेल को कठोर परिस्थितियों के अधीन किया जो एक चलते हुए इंजन के भीतर की स्थिति की नकल करती हैं। उन्होंने धातु की पट्टियों की उपस्थिति में तेल को बहत्तर घंटों तक गर्म किया ताकि सामान्य ड्राइविंग के दौरान होने वाले ऑक्सीकरण और एसिड निर्माण का अनुकरण किया जा सके। फिर उन्होंने यह मापा कि तेल अम्लों को बेअसर करने में कितना प्रभावी है, जिसे 'टोटल बेस नंबर' के रूप में जाना जाता है। परिणामों ने एक स्पष्ट रुझान दिखाया: बिना एडिटिव वाले तेल ने अम्लों से लड़ने की अपनी क्षमता लगभग तुरंत खो दी, तीन दिनों के बाद बहुत निम्न स्तर पर आ गई। हालांकि, दो प्रतिशत एडिटिव वाले तेल ने बहुत उच्च स्तर का संरक्षण बनाए रखा, जिससे सिद्ध हुआ कि पुनर्चक्रित सामग्री ने दहन के संक्षारक उपोत्पादों को प्रभावी ढंग से बेअसर कर दिया।
एसिड से लड़ने के अलावा, टीम ने यह भी जांचा कि एडिटिव ने तेल के भौतिक व्यवहार को कैसे प्रभावित किया। उन्होंने ठंडे और गर्म दोनों तापमानों पर तेल के घनत्व या श्यानता (विस्कोसिटी) को मापा। एक अच्छे इंजन तेल को इंजन ठंडा होने पर हिस्सों की सुरक्षा के लिए पर्याप्त गाढ़ा रहना चाहिए, लेकिन इतना गाढ़ा भी नहीं होना चाहिए कि इंजन गर्म होने पर इसका प्रवाह खराब हो जाए। परीक्षणों से पता चला कि दो प्रतिशत नए एडिटिव के साथ मिश्रित तेल ने अन्य नमूनों की तुलना में इस विस्तृत तापमान सीमा में अपना गाढ़ापन बेहतर बनाए रखा। इसमें उच्च श्यानता सूचकांक (viscosity index) भी देखा गया, जिसका अर्थ है कि तापमान बदलने पर इसका प्रवाह अधिक स्थिर रहा। इसके अलावा, एडिटिव ने गंदगी के कणों को निलंबित रखने की तेल की क्षमता में सुधार किया। एक सरल परीक्षण में जहाँ तेल की एक बूंद कागज के टुकड़े पर रखी गई, दो प्रतिशत वाले तेल ने अधिक समान रूप से प्रसार किया, जो दर्शाता है कि यह गंदगी के कणों को नीचे बैठने देने के बजाय उन्हें सफलतापूर्वक थामे हुए था।
अध्ययन ने सुरक्षा और परिचालन सीमाओं को भी देखा। शोधकर्ताओं ने 'पोर पॉइंट' (वह तापमान जिस पर तेल बहना बंद कर देता है) और 'फ्लैश पॉइंट' (वह तापमान जिस पर तेल के वाष्प प्रज्वलित हो सकते हैं) को मापा। उच्चतम सांद्रता वाले मिश्रण का पोर पॉइंट सबसे कम था, जिसका अर्थ है कि यह ठंडे मौसम में भी तरल रहेगा, और फ्लैश पॉइंट सबसे अधिक था, जो उच्च परिचालन तापमान पर इसे सुरक्षित और स्थिर बनाता है। नए यौगिक के जुड़ने से तेल का घनत्व भी थोड़ा बढ़ गया, जो पुष्टि करता है कि एडिटिव सफलतापूर्वक मिश्रण में एकीकृत हो गया है। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि कचरे के इनर ट्यूबों से पॉलीआइसोब्यूटिलीन को पुनः प्राप्त करना और उसे लुब्रिकेंट एडिटिव में बदलना एक व्यवहार्य प्रक्रिया है। अंतिम उत्पाद, जब दो प्रतिशत की सांद्रता में जोड़ा जाता है, तो एक ऐसा इंजन तेल तैयार करता है जो बिना उपचारित तेल की तुलना में एसिड के प्रति अधिक प्रतिरोधी, उच्च तापमान पर अधिक स्थिर और इंजन को साफ रखने में बेहतर होता है। यह दृष्टिकोण औद्योगिक कचरे को कम करने के साथ-साथ हमारे वाहनों को चलाने वाले तरल पदार्थों के प्रदर्शन में सुधार करने का एक व्यावहारिक मार्ग प्रदान करता है।
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