نجات زمین با کمک علم پلاستیک ها منبع انرژی می شوند!
به گزارش کمیاب آنلاین، دانشمندان موفق شده اند با تکنولوژی های جدید، زباله های پلاستیکی را به موادی باارزش مانند نانولوله کربنی و هیدروژن پاک تبدیل کنند.
به گزارش کمیاب آنلاین به نقل از مهر، بحران جهانی زباله های پلاستیکی همچنان یکی از جدی ترین چالش های محیط زیستی عصر حاضر است؛ اما محققان در تلاش اند این تهدید محیط زیستی را به فرصتی فناورانه برای آینده ای کم کربن تبدیل کنند. حالا تکنولوژی های جدید توانسته اند پلاستیک های غیرقابل بازیافت را به نانولوله های کربنی و هیدروژن پاک بدل کنند؛ موادی پرارزش که می توانند همزمان از شدت آلودگی بکاهند و بنیانگزار اقتصاد سبز آینده باشند.
استفاده گسترده از پلاستیک ها در صنایع مختلف، ناشی از خصوصیت های بی نظیر آن هاست؛ سبک، مقاوم و بادوام. اما تولید انبوه آن در کنار محدودیت زیرساخت های دفع، سبب انباشت حدود ۸.۳ میلیارد تُن زباله پلاستیکی تجزیه ناپذیر شده است. بیشتر از سه چهارم این حجم عظیم تنها به محیط زیست پرتاب شده اند و شیوه های مرسوم دفع همچون دفن و سوزاندن، نه تنها راهکاری پایدار نیستند، بلکه از هدف اتحادیه اروپا برای بازیافت ۵۰ تا ۵۵ درصد زباله های پلاستیکی تا سال ۲۰۳۰ فاصله بسیاری دارند.
در مقابل، تبدیل این زباله ها به محصولات باارزش، چشم اندازی روشن تر و پایدارتر پیش روی جهان قرار می دهد. هیدروژن بعنوان حامل انرژی پاک و نانولوله های کربنی با خواص مکانیکی، الکتریکی و حرارتی برجسته، در ساخت تجهیزات الکترونیکی، ذخیره سازی انرژی و تولید مواد مرکب کاربردهای فراوانی دارند. بازیافت پلاستیک با هدف تولید این محصولات، هم بار زیست محیطی را می کاهد و هم از منظر اقتصادی مقرون به صرفه تر خواهد بود.
یکی از روش های کلیدی در این راه، «پیرولیز» است؛ فرایندی گرمایی که طی آن پلاستیک در غیاب اکسیژن تجزیه شده و به گاز، مایع و جامد تبدیل می شود. محققان مؤسسه علوم و فناوری اولسان (Ulsan National Institute of Science and Technology) موفق شده اند از ماسک های دورریختنی بعنوان خوراک پیرولیز بهره برده و گازهای حاصل را با کمک مرحله ای کاتالیستی در دمای بالا به نانولوله های کربنی و هیدروژن تبدیل کنند. نکته قابل توجه اینکه این فرآیند احتیاج به جداسازی انواع مختلف پلاستیک ندارد و با استفاده از برق تجدیدپذیر، می تواند با هزینه کم و انتشار کربن پایین، در مقیاس صنعتی پیاده سازی شود.
در کنار پیرولیز، محققان به سراغ فناوری دیگری با عنوان «کاتالیز مایکروویوی» رفته اند. در این شیوه به جای گرم کردن یکنواخت پلاستیک، انرژی به شکل هدفمند به نقاط خاصی از ماده منتقل شده و واکنش های شیمیایی مؤثرتری رقم می خورد. کاتالیزگرهایی مانند FeAlOx با جذب امواج مایکروویو، پیوندهای C-H پلاستیک ها را شکسته و شرایطی فراهم می کنند که همزمان هیدروژن آزاد و ساختارهای کربنی برای تولید نانولوله شکل بگیرد.
نتایج مطالعه ای در نشریه Chemical Engineering Journal نشان داده است که کاتالیزگرهای آهن، کبالت و نیکل تولیدشده با روشی ساده و بدون حلال، در تخریب پلی اتیلن کم چگالی عملکرد بالایی داشته اند. این شیوه تا ۸۳.۷ درصد انتخاب پذیری و تولید هیدروژن به میزان ۶۳.۵ میلی مول بر گرم را ممکن کرده است؛ میزانی دو تا سه برابر بیشتر از کاتالیز حرارتی سنتی.
در سنگاپور هم دانشگاه فنی نانیانگ (Nanyang Technological University) توانسته است با طراحی یک فرآیند دومرحله ای، زباله های پلاستیکی آلوده مانند بسته بندی های غذایی و کیسه ها را به نانومواد پرارزش تبدیل کند. ابتدا پلاستیک ها در دمای ۹۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد به گاز سنتز تبدیل گشته و سپس در مرحله دوم، با استفاده از رسوب دهی شیمیایی بخار، به نانولوله های کربنی تبدیل می شوند. این فرآیند بدون استفاده از آب، امکان بازیابی فلزات و دستیابی به هدف طرح جامع «بدون زباله» سنگاپور را فراهم نموده است.
یکی دیگر از روش های نوظهور، «فتوکاتالیز» یا استفاده از نور خورشید و نیمه هادی ها برای شکستن ساختار پلاستیک ها است. در این شیوه، پلیمرهای پلاستیکی الکترون از دست می دهند و در نتیجه، مولکول های مفید و گاز هیدروژن آزاد می شود. محققان موفق شده اند با طراحی نانوساختارهایی از ترکیب MXene و سولفید روی کادمیوم، کارآمدی بالایی در تخریب پلی اتیلن ترفتالات (PET) و تولید همزمان گلیکولات، استات و اتانول به دست آورند. نرخ تولید هیدروژن در این فرآیند به ۱۴.۱۷ میلی مول در گرم بر ساعت رسیده است.
آن چه این نوآوری ها را متمایز می کند، قابلیت ترکیب حل بحران آلودگی پلاستیکی با توسعه انرژی پاک و پایدار می باشد. فناوری هایی که تا روز گذشته تنها راهکارهای آزمایشگاهی بودند، امروز به مرحله پایلوت و تولید در مقیاس نزدیک شده اند و می توانند بزودی بخشی کلیدی از چرخه اقتصاد چرخشی در دنیا شوند. از ماسک دورریختنی گرفته تا بطری نوشابه، همگی می توانند منبعی برای تولید هیدروژن و نانومواد پرارزش در آینده ای نه چندان دور باشند.
منبع: kamyabonline.com
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب