طريقة بسيطة لإعادة تدوير البلاستيك المستخدم في الزجاجات إلى وقود ومنتجات أخرى عالية القيمة
يوجد البلاستيك في كل مكان في حياة الناس، ومع ذلك عندما تكتمل مهام العناصر التي تحتوي على البلاستيك، يتم إعادة تدوير البلاستيك في شكل منتجات جديدة ولكن لكمية صغيرة جدًا منه، والتي غالبًا ما تكون ذات جودة أقل مقارنة بالمواد الأصلية، ولتحويل هذه النفايات إلى مواد كيميائية عالية القيمة يتطلب ذلك طاقة كبيرة.
وقد نشر الباحثون نتائج بحثهم في مجلة JACS Au التابعة للجمعية الكيميائية الأمريكية حول الجمع بين العامل الحفاز روثينيوم-كربون (ruthenium-carbon)، مع ظروف تفاعل بسيطة ومنخفضة الطاقة (lower-energy reaction)؛ لتحويل البلاستيك المستخدم في الزجاجات ومواد التعبئة الأخرى إلى وقود ومواد أولية كيميائية.
يتزايد الإنتاج العالمي للبلاستيك القوي الذي يستخدم لمرة واحدة في صناعة الألعاب والعبوات الطبية المعقمة وعبوات الأطعمة والمشروبات. وتعد بوليمرات البولي أوليفين (Polyolefin)، مثل البولي إيثيلين (polyethylene) والبولي بروبيلين (polypropylene)، أكثر أنواع البلاستيك استخدمًا في هذه المنتجات؛ لأن الهياكل الجزيئية للبوليمرات تتكون من سلاسل طويلة ومستقيمة من ذرات الكربون والهيدروجين وهو السبب الذي يجعل المواد متينة للغاية. كما أنه يجعل من الصعب تحطيم الروابط بين ذرات الكربون في البولي أوليفينات، حيث يتطلب ذلك القيام بإجراءات كثيفة الطاقة باستخدام درجات حرارة عالية، من 800 إلى 1400 فهرنهايت، أو مواد كيميائية قوية لتفكيكها وإعادة تدويرها.
وقد أظهرت الدراسات السابقة أن المعادن النبيلة (noble metals)، مثل الزركونيوم (zirconium) والبلاتين ((platinum والروثينيوم (ruthenium)، يمكنها أن تحفز عملية فصل سلاسل الهيدروكربون القصيرة والبسيطة، وجزيئات اللجنين (lignin) النباتية المعقدة، ويتطلب هذا التفاعل درجات حرارة منخفضة نسبيًأ وطاقة أقل من التقنيات الأخرى. لذلك أراد يوري رومان ليشكوف Yuriy Román-Leshkov وزملاؤه معرفة ما إذا كان تأثير المحفزات ذات الأساس المعدني مماثل على البولي أوليفينات الصلبة ذات السلاسل الهيدروكربونية الطويلة، مما يؤدي إلى تفككها إلى مواد كيميائية قابلة للاستخدام وغاز طبيعي.
طور الباحثون طريقة لتفاعل سلاسل هيدروكربونية بسيطة مع الهيدروجين في وجود جسيمات معدنية أو معادن انتقالية بحجم النانو (nanoparticles) تحت ظروف بسيطة، فحولت جزيئات الروثينيوم والكربون بحجم النانو أكثر من 90٪ من الهيدروكربونات إلى مركبات أقصر عند 392 فهرنهايت في تجاربهم. اختير الفريق بعد ذلك الطريقة الجديدة على البولي أوليفينات الأكثر تعقيدًا، بما في ذلك الزجاجة البلاستيكية المتاحة تجاريًا، وعلى الرغم من عدم قيام الفريق بمعالجة مسبقة للعينات، كما هو ضروري مع الأساليب الحالية كثيفة الاستهلاك للطاقة، فقد تم تحلل العينات بالكامل إلى منتجات غازية وسائلة. يمكن، باستخدام هذه الطريقة الجديدة وعلى عكس طرق التحلل الحالية، ضبط التفاعل بحيث ينتج إما غاز طبيعي أو مزيج من الغاز الطبيعي والألكانات السائلة (liquid alkanes).
يقول الباحثون إن تطبيق طريقتهم يمكن أن يساعد في تقليل حجم نفايات ما بعد الاستهلاك الموجودة في مدافن النفايات، عن طريق إعادة تدوير البلاستيك إلى ألكانات مرغوبة وذات قيمة عالية، ولكنهم ما زالوا يحتاجون إلى تكنولوجيا لتنقية المنتجات لجعل العملية مجدية اقتصاديًا.
ملاحظة:
The American Chemical Society is not responsible for the accuracy of this translation.
