استخدم الباحثون في جامعة أديليد التحفيز الضوئي والطاقة الشمسية لابتكار طريقة لتحويل نفايات البولي إيثيلين إلى مواد كيميائية قيمة، مما يمهد الطريق لإدارة النفايات المستدامة والمساهمة في الاقتصاد الدائري.
اكتشف فريق دولي من العلماء المشاركين في الأبحاث الأساسية طريقة لاستخدام نفايات البولي إيثيلين (PE) كمواد خام. لقد نجحوا في تحويلها إلى مواد كيميائية قيمة من خلال عملية تسمى التحفيز الضوئي الذي يحركه الضوء.
ونشر فريق بقيادة البروفيسور تشياو شيزانغ، مدير قسم تكنولوجيا النانو في جامعة أديليد ومدير مركز الطاقة والمواد المحفزة في كلية الهندسة الكيميائية، نتائج أبحاثهم في مجلة Science Advances.
قال البروفيسور تشياو: "نحن نستخدم محفزات معدنية مشتتة ذريًا لتحويل نفايات البلاستيك من البولي إيثيلين إلى إيثيلين وحمض البروبيونيك مع انتقائية عالية. نستخدم طريقة التحفيز الضوئي في درجة حرارة الغرفة المقترنة بالأكسدة لتحويل النفايات إلى منتجات قيمة ذات انتقائية عالية. ما يقرب من 99٪ من المنتج السائل هو حمض البروبيونيك، وبالتالي تخفيف المشاكل المرتبطة بالحاجة إلى فصل المنتجات المعقدة." يتم استخدام الطاقة الشمسية المتجددة بدلاً من العمليات الصناعية التي تستهلك الوقود الأحفوري وتطلق الغازات الدفيئة. تتكون استراتيجية تحويل النفايات إلى ثروة من أربعة مكونات رئيسية، بما في ذلك النفايات البلاستيكية، والمياه، وأشعة الشمس، ومحفز ضوئي غير سام يستخدم الطاقة الشمسية لتعزيز التفاعل. والمحفز الضوئي النموذجي هو ثاني أكسيد التيتانيوم، الذي عزل ذرات البلاديوم على سطحه."
معظم المواد البلاستيكية المستخدمة اليوم يتم التخلص منها وتراكمها في مدافن النفايات. البولي إيثيلين هو البلاستيك الأكثر استخدامًا في العالم. تغليف المواد الغذائية اليومية، وأكياس التسوق وزجاجات الكواشف كلها مصنوعة من PE. يمثل البولي إيثيلين النسبة الأكبر من جميع النفايات البلاستيكية ويوجد معظمها في مدافن النفايات، مما يشكل تهديدًا للبيئة والإيكولوجيا العالمية.
وقال البروفيسور تشياو: "النفايات البلاستيكية هي مورد غير مستغل يمكن إعادة تدويره ومعالجته إلى مواد بلاستيكية جديدة ومنتجات تجارية أخرى. ولا تزال إعادة التدوير التحفيزي لنفايات البولي إيثيلين في المراحل الأولى من التطوير وتمثل تحديًا في الممارسة العملية بسبب الخمول الكيميائي للبوليمر والتفاعلات الجانبية الناشئة عن تعقيد التركيب الجزيئي للمواد المتفاعلة."
حاليا، تتم إعادة التدوير الكيميائي لنفايات البولي إيثيلين عند درجات حرارة تتجاوز 400 درجة مئوية، وتكوين المنتج معقد.
يعتبر الإيثيلين مادة خام كيميائية مهمة يمكن معالجتها بشكل أكبر وتحويلها إلى منتجات صناعية ويومية مختلفة، في حين أن حمض البروبيونيك مطلوب أيضًا بشكل كبير لخصائصه المطهرة والمضادة للبكتيريا.
ويهدف عمل الفريق إلى معالجة التحديات المعاصرة المتعلقة بالبيئة والطاقة والمساهمة في الاقتصاد الدائري. وسيكون مفيدًا في مزيد من البحث العلمي وإدارة النفايات والتصنيع الكيميائي.
وقال البروفيسور تشياو: "يوفر بحثنا الأساسي حلاً صديقًا للبيئة ومستدامًا يمكنه تقليل التلوث البلاستيكي واستخدام النفايات لإنتاج مواد كيميائية قيمة، وبالتالي تحقيق اقتصاد دائري. وسوف يلهم الناس لتصميم محفزات ضوئية عالية الأداء بشكل عقلاني لاستخدام الطاقة الشمسية وتسهيل تطوير تكنولوجيا إعادة تدوير النفايات التي تعتمد على الطاقة الشمسية."
تم تجميعها من / scitechdaily