لأول مرة في العالم: فريق أمريكي-صيني يبتكر طريقة لتحويل البلاستيك إلى وقود بكفاءة 95% في خطوة واحدة

يمكن الآن تحويل النفايات البلاستيكية السامة إلى وقود وحمض الهيدروكلوريك في عملية واحدة ومنخفضة الطاقة.

أعلن علماء في الولايات المتحدة والصين عن تطويرهم لطريقة مبتكرة من خطوة واحدة لتحويل النفايات البلاستيكية المختلطة إلى بنزين في درجة حرارة الغرفة والضغط الجوي العادي، محققين كفاءة تتجاوز 95%.

تم تصميم هذا النهج، الذي يصفه الفريق بأنه يتطلب طاقة أقل ومعدات أقل وخطوات أقل من المسارات التقليدية لتحويل البلاستيك إلى وقود، ليكون قابلاً للتوسع للاستخدام الصناعي.

يضم العمل باحثين من مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني الممول من وزارة الطاقة الأمريكية، وجامعة كولومبيا، والجامعة التقنية في ميونيخ، وجامعة شرق الصين للمعلمين (ECNU)، وفقًا لتقرير صحيفة ساوث تشاينا مورنينج بوست.

عملية التحويل والمنتجات النهائية

في نهاية العملية، تشمل المنتجات المكونات الرئيسية للبنزين (البنزين)، والمواد الخام الكيميائية، وحمض الهيدروكلوريك. يقول العلماء إن هذا يعني أن المخرجات يمكن أن تغذي صناعات معالجة المياه، ومعالجة المعادن، والأدوية، وإنتاج الغذاء، والصناعة البترولية.

وكما يقول المؤلفون، فإن "الطريقة تدعم الاقتصاد الدائري عن طريق تحويل نفايات البلاستيك المتنوعة إلى منتجات قيمة في خطوة واحدة". ولإجراء التحويل، يجمع الفريق النفايات البلاستيكية مع الإيزو ألكانات الخفيفة، وهي منتجات ثانوية هيدروكربونية متاحة من عمليات التكرير.

وفقًا للورقة البحثية، تنتج العملية هيدروكربونات "في نطاق البنزين"، وهي جزيئات تتكون أساسًا من ستة إلى اثني عشر ذرة كربون، وهي المكون الأساسي للبنزين. ويمكن تحييد حمض الهيدروكلوريك المستعاد بأمان وإعادة استخدامه كمادة خام.

التغلب على مشكلة الكلور في بلاستيك PVC

يضع الباحثون هذا التقدم في سياق أنواع البلاستيك التي تهيمن على تيارات النفايات العالمية. تتكون معظم النفايات البلاستيكية من البولي أوليفينات، وخاصة البولي إيثيلين والبولي بروبيلين، والتي تمثل ما يقرب من نصف الإنتاج العالمي، بينما يساهم كلوريد البوليفينيل (PVC) بحوالي 10%.

يمثل بلاستيك PVC تحديًا خاصًا لأن طرق تحويل النفايات إلى طاقة التقليدية، بما في ذلك الحرق، تتطلب إزالة الكلور من PVC قبل المعالجة لتجنب إطلاق مركبات سامة.

شرح تقني: إزالة الكلور (Dechlorination) هي عملية إزالة أو تحييد الكلور من المركبات المكلورة، وهي ضرورية لمنع الآثار الضارة وإعداد المواد لتطبيقات حساسة.

عادةً ما تتطلب مسارات إعادة التدوير الكيميائي التي تهدف إلى تفكيك البلاستيك إلى مكونات عالية الجودة إزالة الكلور عند درجة حرارة عالية كخطوة منفصلة. تقترح الدراسة الجديدة دمج هذه الخطوات. وقال الباحثون: "نقدم هنا استراتيجية لترقية PVC المهمل إلى هيدروكربونات في نطاق الوقود خالية من الكلور وحمض الهيدروكلوريك في عملية من مرحلة واحدة".

كفاءة عالية مع النفايات الواقعية

تؤكد كفاءات التحويل المبلغ عنها على إمكانية الاستخدام في العالم الحقيقي. عند 30 درجة مئوية، وصلت العملية إلى 95% من التحويل لأنابيب PVC اللينة و 99% لأنابيب PVC الصلبة وأسلاك PVC.

في الاختبارات التي خلطت مواد PVC مع نفايات البولي أوليفين، حققت الطريقة كفاءة تحويل للمواد الصلبة بلغت 96% عند 80 درجة مئوية. ويصف الفريق النهج بأنه قابل للتطبيق خارج نطاق العينات النظيفة في المختبر.

وذكرت الورقة البحثية: "العملية مناسبة للتعامل مع تيارات نفايات PVC والبولي أوليفين المختلطة والملوثة في العالم الحقيقي".

بالإضافة إلى تقليل تعقيد العملية، يسلط المؤلفون الضوء على قيمة الإنتاج المشترك لحمض الهيدروكلوريك، الذي يمكن تحييده بأمان وإعادة استخدامه في الصناعات الحديثة.

مع وصول الإنتاج العالمي التراكمي للبلاستيك إلى 10 مليارات طن، معظمها سيتحول إلى نفايات يصعب إعادة تدويرها، يضع الباحثون طريقتهم كمسار لتحويل التيارات الإشكالية إلى منتجات مفيدة.

نُشرت النتائج في المجلة العلمية المرموقة Science.