به گزارش ستاره صبح آنلاین، در حالی که سال هاست بحران زبالههای پلاستیکی به یکی از بزرگترین چالشهای زیستمحیطی جهان تبدیل شده، چین با توسعه فناوریهای نوین به دنبال تبدیل این تهدید به یک فرصت است.
هر سال بیش از ۴۶۰ میلیون تن پلاستیک در سراسر جهان تولید میشود و مقاومت این ماده در برابر تجزیه، نگرانیهای زیادی را درباره اثرات زیستمحیطی آن برانگیخته است. به نقل از ساوثچاینا مورنینگ پست، روشهای سنتی دفع پلاستیک یعنی سوزاندن و دفن در محلهای دفن زباله نه تنها هدررفت منابع به شمار میروند، بلکه آلودگی بسیار زیادی نیز ایجاد میکنند. با این حال، اکنون یک روش شیمیایی جدید که پلاستیکهای دورریختهشده را به سوخت هوانوردی تبدیل میکند، به عنوان راهکاری امیدوارکننده و به طور بالقوه کمهزینه در حال ظهور است.
پژوهشگران چینی فناوریای را پیشنهاد کردهاند که میتواند زبالههای پلاستیکی را با هزینهای پایین به سوخت هوانوردی تبدیل کند.
این پژوهش که توسط گروهی مشترک از مؤسسه پژوهشهای پیشرفته شانگهای وابسته به آکادمی علوم چین و دانشگاه فودان انجام شده است، بر فرایند «هیدروژنولیز پلیاولفینها» استوار است. این واکنش در شرایط نسبتا ملایم انجام میشود و قابلیت تنظیم انتخابپذیری محصولات را فراهم میکند؛ بهگونهای که پژوهشگران میتوانند فرایند تبدیل را به سمت تولید محدودههای هیدروکربنی موردنظر هدایت کنند.
پلیاولفینها که عمدتا شامل پلیاتیلن و پلیپروپیلن هستند، بیش از ۶۰ درصد زبالههای پلاستیکی را تشکیل میدهند و دارای زنجیرههای بلند هیدروکربنی هستند که اگر شکسته شوند، میتوانند به هیدروکربنهای C8 تا C16 تبدیل شوند؛ هیدروکربنهایی که ستون فقرات سوخت هوانوردی را تشکیل میدهند.
با این حال، پلیاولفینها بسیار پایدار هستند؛ به این معنا که به آسانی وارد واکنشهای شیمیایی نمیشوند.
در قلب این فرایند شیمیایی، کاتالیزورهای فلزی قرار دارند که جایگاههای فعال لازم را برای شکستن انتخابی و بازآرایی پیوندهای کربن-کربن فراهم میکنند. با این وجود، یک چالش اساسی مدتها است که این مسیر را با مشکل مواجه کرده است.
در فرایند هیدروژنولیز پلیاولفینها، پیوندهای کربن-کربن انتهایی که در دو سر زنجیرههای مولکولی قرار دارند، بسیار آسانتر از پیوندهای داخلی شکسته میشوند و همین امر عمدتا به تولید محصولات جانبی گازی مانند متان، به جای سوختهای مایع موردنظر منجر میشود.
این گروه پژوهشی با تکیه بر مطالعاتی که از سال ۲۰۲۳ آغاز شده بود، مسیر واکنشی مناسبی را برای تجزیه هدفمند پلیاولفینها به اجزای سوخت جت C8 تا C16 ایجاد کرد. آنها یک گام فراتر رفتند و کاتالیزور جدیدی حاوی کبالت و نیکل ساختند.
افزودن کبالت، وضعیت الکترونیکی داخلی نیکل را به طور دقیق تنظیم میکند و کارایی کاتالیزوری آن را در فعالسازی هیدروژن و شکستن زنجیرههای بلند کربنی افزایش میدهد؛ در عین حال از خرد شدن بیش از حد زنجیرهها که میتواند ترکیب محصولات را نامطلوب کند، جلوگیری میکند.
در نتیجه، این کاتالیزور طبق نتایج مطالعه، عملکرد بسیار خوبی در هدایت واکنش به سمت تولید هیدروکربنهای با اندازه متوسط C8 تا C16 از خود نشان داد.
این فرایند در شرایط ملایم، بازده مایع چشمگیر ۸۲.۳ درصدی و انتخابپذیری بالای ۷۹ درصدی به دست آورد.
نکته مهم این است که برخلاف روشهای پیشین که به فلزات گرانبهای پرهزینه متکی بودند و صنعتیسازی آنها دشوار بود، هر دو عنصر نیکل و کبالت فراوان و مقرون به صرفه هستند؛ مزیتی که برای هرگونه استفاده گسترده در مقیاس صنعتی در آینده حیاتی است.
با این حال، چالشهای عملی همچنان باقی است. دادههای عملکردی این فناوری هنوز در مقیاس آزمایشگاهی باقی مانده و برای توسعه این فرایند در راکتورهای صنعتی، کارهای بسیار بیشتری لازم است. همچنین پیشتیمار مناسب مواد اولیه حاصل از زبالههای پلاستیکی ضروری خواهد بود، زیرا ناخالصیها میتوانند به راحتی کاتالیزور را مسموم کرده و باعث غیرفعال شدن سریع آن شوند.
علاوه بر این، ارزیابی چرخه عمر نشان میدهد که اگر این فرایند با انرژیهای تجدیدپذیر تأمین شود، میتواند انتشار گازهای گلخانهای را در مقایسه با روشهای متداول تولید تا ۸۰ درصد کاهش دهد. این موضوع، ظرفیت بالای این فناوری را هم برای افزایش ارزش زبالههای پلاستیکی و هم برای پیشبرد فناوریهایی که از انرژی سبز بهره میبرند، نشان میدهد.