إعادة التدوير .. ثورة ستجعل نفايات البلاستيك سلعة ذات قيمة عالية

العالم غارق في نفايات البلاستيك. تهب الرياح على ممتلكات الجميع. قيمته ‏منخفضة للغاية بحيث لا يوجد برنامج جيد لدفع جهود إعادة التدوير إلى ما بعد ‏‏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.‏

وفي النهاية ، يتم إعادة استخدام حوالي 9 بالمائة 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.‏

والطريقة الجديدة ، الموصوفة في عدد 11 أغسطس 2023 من مجلة ‏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 في المائة.

‏
هذا، وتعتمد 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 - 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 ‏UW-Madison‏ 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.‏

وقال 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".‏

وتشمل 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."‏

ويمكن 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.‏
كما 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 ‏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.‏

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 ".‏

ويأمل الجميع أن تتحقق وجهة نظر هوبر حيث تعد الفوضى والإزعاج والتلوث ‏والأضرار الناجمة عن النفايات البلاستيكية في البيئة مشكلة سريعة النمو. حتى أن ‏هناك جهودًا بحثية مبكرة تُظهر تراكمًا ضئيلًا جدًا من البلاستيك في أجسامنا - ‏لتأثيرات لم نفهمها تمامًا بعد.‏