إن العالم غارق في نفايات البلاستيك. وبسبب قيمته المنخفضة للغاية لا يوجد برنامج جيد يدفع جهود إعادة التدوير إلى ما فوق 10%.

على الرغم من أن العديد من الأمريكيين يودعون نفاياتهم البلاستيكية في الصناديق المناسبة كل أسبوع، فإن العديد من هذه المواد، بما في ذلك الأفلام المرنة والمواد متعددة الطبقات والكثير من البلاستيك الملون، لا يمكن إعادة تدويرها باستخدام طرق إعادة التدوير الميكانيكية التقليدية.

في النهاية، يتم إعادة استخدام حوالي 9% فقط من البلاستيك في الولايات المتحدة، غالبًا في منتجات منخفضة القيمة. ومع ذلك، باستخدام تقنية جديدة، يقوم المهندسون الكيميائيون بجامعة ويسكونسن ماديسون بتحويل النفايات البلاستيكية منخفضة القيمة إلى منتجات عالية القيمة.

إن الطريقة الجديدة – المذكورة في عدد 11 أغسطس / آب 2023 من مجلة ساينس (Science) – يمكن أن تزيد من الحوافز الاقتصادية لإعادة تدوير البلاستيك وتفتح الباب لإعادة تدوير أنواع جديدة من البلاستيك. يقدر الباحثون أن أساليبهم يمكن أن تقلل أيضًا من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الإنتاج التقليدي لهذه المواد الكيميائية الصناعية بنحو 60%.

تعتمد التقنية الجديدة على اثنين من تقنيات المعالجة الكيميائية الحالية. الأول هو الانحلال الحراري، حيث يتم تسخين البلاستيك إلى درجات حرارة عالية في بيئة خالية من الأكسجين. والنتيجة هي زيت الانحلال الحراري، وهو مزيج سائل من مركبات مختلفة. يحتوي زيت الانحلال الحراري على كميات كبيرة من الأوليفينات، وهي فئة من الهيدروكربونات البسيطة التي تعد لبنة أساسية في المواد الكيميائية والبوليمرات الحالية، بما في ذلك أنواع مختلفة من البوليسترات والمواد الخافضة للتوتر السطحي والكحوليات والأحماض الكربوكسيلية.

في العمليات الحالية كثيفة الاستهلاك للطاقة مثل التكسير بالبخار، ينتج مصنعو المواد الكيميائية الأوليفينات عن طريق تعريض البترول لحرارة وضغط مرتفعين للغاية. في هذه العملية الجديدة، يستعيد فريق جامعة ويسكونسن – ماديسون الأوليفينات من زيت الانحلال الحراري ويستخدمها في عملية كيميائية أقل استهلاكًا للطاقة بكثير تسمى تحفيز التشكيل الهيدروجيني المتجانس. تعمل هذه العملية على تحويل الأوليفينات إلى ألدهيدات، والتي يمكن بعد ذلك تقليلها إلى كحول صناعي مهم.

قال جورج هوبر أستاذ الهندسة الكيميائية والبيولوجية الذي قاد العمل جنبًا إلى جنب مع باحث ما بعد الدكتوراه هوكيان لي وطالب الدكتوراه جيايانغ وو: “يمكن استخدام هذه المنتجات لصنع مجموعة واسعة من المواد ذات القيمة الأعلى”.

تشمل هذه المواد عالية القيمة المكونات المستخدمة في صنع الصابون والمنظفات، بالإضافة إلى البوليمرات الأخرى المفيدة.

قال هوبر الذي يدير أيضًا مركز إعادة التدوير الكيميائي لنفايات البلاستيك الممول من وزارة الطاقة: “نحن متحمسون حقًا بشأن الآثار المترتبة على هذه التكنولوجيا. إنها تقنية منصة لترقية النفايات البلاستيكية باستخدام كيمياء التشكيل بالهيدروجين”.

يمكن أن تتبنى صناعة إعادة التدوير العملية قريبًا، في السنوات الأخيرة، قامت 10 شركات كيميائية كبيرة على الأقل ببناء أو الإعلان عن خطط لمنشآت لإنتاج زيوت الانحلال الحراري من نفايات البلاستيك. يقوم العديد منهم بتشغيل زيت الانحلال الحراري من خلال المفرقعات البخارية لإنتاج مركبات منخفضة القيمة. يمكن أن توفر تقنية إعادة التدوير الكيميائي الجديدة طريقة أكثر استدامة ومربحة لاستخدام تلك الزيوت.

أوضح لي، “في الوقت الحالي، ليس لدى هذه الشركات نهج جيد حقًا لترقية زيت الانحلال الحراري. في هذه الحالة، يمكننا الحصول على كحول عالي القيمة بقيمة 1200 دولار إلى 6000 دولار للطن من نفايات البلاستيك، والتي تبلغ قيمتها حوالي 100 دولار فقط للطن. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم هذه العملية التقنيات والتقنيات الحالية. من السهل نسبيًا التوسع”.

أشار هوبر إلى أن الدراسة كانت جهدًا تعاونيًا عبر عدد قليل من أقسام جامعة ويسكونسن – ماديسون 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.

تتمثل الخطوة التالية للفريق في ضبط العملية وفهم أفضل لماهية البلاستيك المعاد تدويره ومجموعات المحفزات التي تنتج أي منتجات كيميائية نهائية.

قال هوبر: “هناك العديد من المنتجات المختلفة والعديد من الطرق التي يمكننا اتباعها باستخدام تقنية المنصة هذه. هناك سوق ضخم للمنتجات التي نصنعها. أعتقد أنه يمكن حقًا تغيير صناعة إعادة تدوير البلاستيك”.

اقرأ أيضًا الدولار يرتفع مقابل الين الياباني، والصين تخشى أن يتم الضغط على اليوان

المصدر: أويل برايس