اختصاصی دیدبان شمال:
به گزارش دیدبان شمال از اینترستینگ انجینیرینگ محققان دانشگاه واترلو روشی مبتنی بر انرژی خورشیدی برای تبدیل ضایعات پلاستیکی به اسید استیک، ماده اصلی سرکه، ابداع کردهاند.
این فرآیند از نور خورشید و یک کاتالیزور مهندسیشدهی ویژه برای تجزیهی پلاستیکها در سطح مولکولی استفاده میکند و مسیر جدید بالقوهای را برای بازیافت مجدد زبالهها بدون افزودن دیاکسید کربن به جو ارائه میدهد.
این تیم یک سیستم فوتوکاتالیز آبشاری با الهام از طبیعت طراحی کرد که حول اتمهای منفرد آهن تعبیهشده در نیترید کربن ساخته شده است.
وقتی این ماده در معرض نور خورشید قرار میگیرد، سلسلهای از واکنشهای شیمیایی را آغاز میکند که پلیمرهای پلاستیکی رایج را با گزینشپذیری بالا به اسید استیک تبدیل میکند.
برخلاف بسیاری از روشهای بازیافت که به گرما یا انرژی حاصل از سوختهای فسیلی متکی هستند، این رویکرد با انرژی خورشیدی کار میکند و در آب عمل میکند.
این امر آن را به ویژه برای پرداختن به میکروپلاستیکها در محیطهای آبی مرتبط میکند.
این سیستم بر روی پلاستیکهای پرکاربرد از جمله PVC، PP، PE و PET آزمایش شد.
همچنین هنگام پردازش جریانهای پلاستیکی مخلوط، که یک الزام کلیدی برای تصفیه زباله در دنیای واقعی است، مؤثر باقی ماند.
بازیافت پلاستیک با استفاده از انرژی خورشیدی
زبالههای پلاستیکی، به ویژه میکروپلاستیکها، در سراسر اکوسیستمهای دریایی و زمینی شناسایی شدهاند.
تجمع این مواد نگرانیهایی را در مورد تأثیرات آن بر حیات وحش و سلامت انسان ایجاد کرده است.
دکتر ییمین وو، استاد مهندسی مکانیک و مکاترونیک و رئیس خانواده تانگ در مواد انرژی نو و پایداری، گفت: «هدف ما حل چالش آلودگی پلاستیک با تبدیل ضایعات میکروپلاستیک به محصولات با ارزش بالا با استفاده از نور خورشید بود.».
این تحقیق توسط دانشجوی دکترای واترلو، وی وی، تحت راهنمایی وو، رهبری شد.
حمایت اولیه از یک صندوق سرمایهگذاری مشترک از موسسه نانوفناوری واترلو و موسسه آب صورت گرفت.
طراحی کاتالیزور از سیستمهای طبیعی الهام گرفته شده است. برخی از قارچها از آنزیمها برای تجزیه مواد آلی پیچیده از طریق واکنشهای مرحلهای استفاده میکنند.
به طور مشابه، تیم واترلو یک مسیر واکنش آبشاری را طراحی کرد که به طور تدریجی پلیمرهای پلاستیکی را به اسید استیک تجزیه میکند.
طراحی کاتالیزور تک اتمی
در هسته این سیستم، اتمهای آهن ایزوله شده در یک چارچوب نیترید کربن پراکنده شدهاند.
این جایگاههای تک اتمی، کنترل واکنش و کارایی آن را در زیر نور خورشید بهبود میبخشند و امکان تولید انتخابی اسید استیک را به جای مخلوطی از محصولات جانبی فراهم میکنند.
اسید استیک کاربردهای صنعتی گستردهای دارد، از تولید مواد غذایی گرفته تا تولید مواد شیمیایی و سیستمهای انرژی. تبدیل ضایعات پلاستیکی به این ترکیب، ضمن کاهش آلودگی، محصولی با ارزش افزوده ایجاد میکند.
محققان همچنین یک تحلیل فنی-اقتصادی برای ارزیابی قابلیت تجاریسازی انجام دادند.
روی براور، مدیر اجرایی موسسه آب و یکی از نویسندگان مقالهای که از تحلیل فنی-اقتصادی پشتیبانی میکند، گفت: «هم از دیدگاه تجاری و هم از دیدگاه اجتماعی، مزایای مالی و اقتصادی مرتبط با این نوآوری امیدوارکننده به نظر میرسد.».
وو بر مزیت زیستمحیطی این رویکرد تأکید کرد. او گفت: «این روش به انرژی خورشیدی فراوان و رایگان اجازه میدهد تا آلودگی پلاستیکی را بدون افزودن دیاکسید کربن اضافی به جو تجزیه کند.».
از آنجا که این واکنش در آب رخ میدهد و پلاستیکها را در سطح شیمیایی تجزیه میکند، ممکن است راهی برای مقابله مستقیم با میکروپلاستیکها به جای فیلتر کردن ساده آنها ارائه دهد.
اگرچه این سیستم هنوز در مرحله آزمایشگاهی است، اما تیم تحقیقاتی میگوید که میتوان آن را از طریق مهندسی مواد و پیشرفتهای تولیدی، بیشتر بهینه و مقیاسپذیر کرد.
