هل يمكن القضاء على أكبر أعداء الطبيعة؟.. أمل جديد
يعاني العالم من تراكم كميات كبيرة من النفايات البلاستيكية، والتي تنتشر في كل مكان بفعل الرياح.
ومع قيمة هذه النفايات المنخفضة جداً، لا يوجد برنامج فعال لدفع جهود إعادة التدوير إلى مستوى يتجاوز 10%.
رغم أن الكثير من الأمريكيين يقومون بتخليص نفاياتهم البلاستيكية في الحاويات المخصصة كل أسبوع، إلا أن العديد من هذه المواد، مثل الأفلام المرنة والمواد متعددة الطبقات والبلاستيك الملون، لا يمكن إعادة تدويرها باستخدام طرق إعادة التدوير الميكانيكية التقليدية.
يتم إعادة استخدام نسبة قليلة جدا من البلاستيك في الولايات المتحدة، حوالي 9% فقط، وغالبًا يتم استخدامه في منتجات ذات قيمة منخفضة.
ولكن، بفضل تقنية جديدة، يعمل المهندسون الكيميائيون في جامعة ويسكونسن ماديسون على تحويل النفايات البلاستيكية ذات القيمة المنخفضة إلى منتجات ذات قيمة عالية.
يمكن للطريقة الجديدة المنشورة في مجلة Science في عدد أغسطس/آب 2023 أن تزيد من الحوافز الاقتصادية لإعادة تدوير البلاستيك وتفتح الباب لإعادة تدوير أنواع جديدة من البلاستيك.
وفقا لموقع "Oil price"، يقدر الباحثون أن استخدام هذه الأساليب يمكن أن يقلل من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري التي تنتج من الإنتاج التقليدي للمواد الكيميائية الصناعية بنسبة تصل إلى 60%.
تعتمد التقنية الجديدة على استخدام اثنين من تقنيات المعالجة الكيميائية الحالية، الأول هو الانحلال الحراري، حيث يتم تسخين البلاستيك في بيئة خالية من الأكسجين إلى درجات حرارة عالية، وينتج عن ذلك زيت الانحلال الحراري، وهو مزيج سائل من مركبات مختلفة.
يحتوي زيت الانحلال الحراري على كميات كبيرة من الأوليفينات، وهي فئة من الهيدروكربونات البسيطة التي تشكل لبنة أساسية في المواد الكيميائية والبوليمرات الحالية، بما في ذلك أنواع مختلفة من البوليسترات والمواد الخافضة للتوتر السطحي والكحوليات والأحماض الكربوكسيلية.
في العمليات الحالية الكثيفة للاستهلاك الطاقة، مثل عمليات التكسير بالبخار، يتم إنتاج المواد الكيميائية الأوليفينات عن طريق تعريض البترول لحرارة وضغط مرتفعين للغاية. في هذه العملية الجديدة، يقوم فريق UW-Madison باسترجاع الأوليفينات من زيت الانحلال الحراري ويستخدمونها في عملية كيميائية تستهلك طاقة أقل بكثير، وتسمى تحفيز التشكيل الهيدروجيني المتجانس. تعمل هذه العملية على تحويل الأوليفينات إلى ألدهيدات، والتي يمكن بعد ذلك تخفيضها إلى كحول صناعي مهم.
قاد جورج هوبر، الخبير في الهندسة الكيميائية والبيولوجية، مع الباحث هوكيان لي والدكتور جيايانغ وو، عملًا مشتركًا لإنتاج منتجات يمكن استخدامها في صناعة مجموعة واسعة من المواد ذات القيمة العالية.
تتضمن هذه المواد مكونات ذات قيمة عالية تستخدم في صناعة الصابون والمنظفات، بالإضافة إلى البوليمرات الفعالة الأخرى.
هوبر، الذي يدير مركز إعادة التدوير الكيميائي لنفايات البلاستيك، الممول من وزارة الطاقة الأمريكية، صرح بأنهم متحمسون حقًا للتكنولوجيا المستخدمة في ترقية النفايات البلاستيكية باستخدام كيمياء التشكيل بالهيدروجين، وأشار إلى أنها تقنية منصة لتعزيز جودة النفايات.
قد تتبنى صناعة إعادة التدوير عملية جديدة قريبًا، حيث قامت على الأقل 10 شركات كيميائية كبيرة ببناء أو الإعلان عن خطط لإنتاج زيوت الانحلال الحراري من نفايات البلاستيك في السنوات الأخيرة.
ويستخدم العديد منهم تقنية المفرقعات البخارية لتشغيل زيت الانحلال الحراري لإنتاج مركبات منخفضة القيمة. ويمكن لتقنية إعادة التدوير الكيميائي الجديدة أن توفر طريقة أكثر استدامة ومربحة للاستفادة من تلك الزيوت.
يوضح الباحث هوكيان لي، أن هذه الشركات ليس لديها نهج جيد لترقية زيت الانحلال الحراري في الوقت الحالي. وبالتالي، يمكن الحصول على كحول عالي القيمة بقيمة تتراوح بين 1200 دولار و6000 دولار للطن من نفايات البلاستيك التي تبلغ قيمتها حوالي 100 دولار للطن فقط. والأمر الجيد في هذه العملية هو أنها تستخدم التقنيات الحالية والتقنيات التي يمكن التوسع فيها بسهولة.
أشار هوبر إلى أن الدراسة كانت جهدا تعاونيا عبر عدد قليل من أقسام UW-Madison المختلفة. اقترح كلارك لانديس ، رئيس قسم الكيمياء والخبير العالمي في التشكيل المائي ، إمكانية تطبيق التقنية على زيوت الانحلال الحراري. استخدم أستاذ الهندسة الكيميائية والبيولوجية مانوس مافاريكاكيس النمذجة المتقدمة لتقديم نظرة ثاقبة على المستوى الجزيئي للعمليات الكيميائية. وقدم أستاذ الهندسة الكيميائية والبيولوجية فيكتور زافالا المساعدة في تحليل اقتصاديات التقنية ودورة حياة النفايات البلاستيكية.
الخطوة التالية للفريق هي ضبط العملية وفهم أكثر لخصائص البلاستيك المعاد تدويره ومعرفة المجموعات المحفزة التي تنتج المنتجات الكيميائية النهائية.
يقول هوبر إن هناك العديد من المنتجات المختلفة والعديد من الطرق التي يمكن استخدام تقنية المنصة فيها. ويؤكد أن هناك سوقًا ضخمًا للمنتجات التي يتم صناعتها، ويعتقد أنه بإمكاننا بالفعل تغيير صناعة إعادة تدوير البلاستيك.
aXA6IDE4LjExOC4zNy44NSA=
جزيرة ام اند امز
