تفاعل كيميائي بسيط قد يسهم في التخلص من نفايات البلاستيك
تاريخ النشر: 27th, October 2023 GMT
طورت مجموعة من باحثي جامعة طوكيو متروبوليتان عملية كيميائية جديدة بإمكانها تحويل البولي إستر (مركبات تقع ضمن أنواع البلاستك) إلى مادة "أميد المورفولين"، وهي مادة ذات استخدامات صناعية متعددة.
ويشير الباحثون إلى أن هذه العملية الكيميائية تنتج كما كبيرا من مادة "أميد المورفولين" المميزة، دون الحاجة إلى استخدام أي كيميائيات ضارة، ودون أن تترك أي فضلات غير مرغوب فيها.
تهدف هذه الدراسة التي نشرت نتائجها في دورية "إيه سي إس ببليكيشنز" إلى تطبيق مبدأ "التدوير إلى الأعلى"، وهو مبدأ يدعم جهود الحد من انتشار التلوث البلاستيكي في كوكبنا.
التدوير إلى الأعلىظهر هذا المفهوم لأول مرة في 1994 خلال مقابلة أجرتها مجلة "سالفو" الإنجليزية مع مهندس الميكانيكا الألماني راينر بيلتس، الذي عمل في مجال تصميم الديكور.
وصرح بيلتس خلال المقابلة "أطلق على إعادة التدوير لفظ التدوير إلى الأسفل، لأن الناس تهشم الطوب، وتهشم كل شيء. الأمر الذي نحتاج إليه هو التدوير إلى الأعلى، أي أن نعطي المنتجات القديمة قيمة أكبر".
يقدم مبدأ التدوير للأعلى عددا من الفوائد، لعل أهمها الفوائد البيئية، فهي عملية تحد من إنتاج النفايات واستهلاك الموارد الطبيعية، إلى جانب الفوائد الاقتصادية المتمثلة في خفض تكاليف الإنتاج.
ومن الواجب ذكر أن العالم يستهلك قدرا كبيرا من المواد البلاستيكية يوميا، الأمر الذي يؤدي إلى تراكم نفاياتها بكميات مهولة، وقدر برنامج الأمم المتحدة للبيئة أن البشر يستهلكون مليون كيس بلاستيكي كل دقيقة، في حين يستخدمون نحو 5 تريليونات كيس بلاستيكي حول العالم سنويا.
في محاولة لابتكار وسيلة جديدة تعتمد على مبدأ التدوير إلى الأعلى، طور الفريق البحثي تحت قيادة الأستاذ كوتوهيرو نومورا والأستاذ المساعد يوهي أوجيوارا تفاعلا كيماويا يسهم في تحويل مواد البولي إستر التي تتضمن مادة "بي إي تي" المستخدمة في تصنيع الزجاجات البلاستيكية إلى مادة كيميائية يمكن استغلالها في إنتاج كيماويات مفيدة صناعيا.
يتضمن هذا التفاعل الكيميائي استخدام مادة مورفولين رخيصة السعر، ومحفز كيميائي من التيتانيوم، وأدى التفاعل إلى إنتاج أميد المورفولين.
ويوضح البيان الصحفي المنشور بمنصة "يوريك ألرت" إمكانية استخدام أميد المورفولين استخدامين مختلفين: الأول في إنتاج المنتجات البلاستيكية من جديد، والثاني إنتاج مواد كيميائية متنوعة صالحة للاستغلال في عدد من الصناعات.
تقدم الدراسة حلا جديدا قد يسهم في تخليص العالم من الفضلات البلاستيكية متزايدة التراكم، وهو حل يعد -نظريا- أكثر كفاءة من الحلول المستغلة حاليا.
وتعتمد عملية إعادة التدوير الحالية على استخدام مواد كيميائية تؤدي إلى تكسير المركبات الكبيرة التي يتكون منها البلاستك إلى أجزاء أصغر، ومن ثم إعادة استخدام هذه الأجزاء الصغيرة مجددا من أجل تصنيع منتجات بلاستيكية جديدة.
ورغم مساهمة هذه العملية في التخلص من النفايات البلاستيكية، تحتاج إعادة التدوير إلى قدر كبير من الطاقة من أجل الحصول على الحرارة المطلوبة لإجراء التفاعل الكيميائي، أو الاعتماد على مواد كيميائية قوية تنتج منها النفايات، لذا فهي لا تمثل حلا جذريا للمشكلة.
ويذكر البيان الصحفي أن العملية الكيميائية التي طورها الباحثون لا تتطلب وجود أي ظروف خاصة، ولا تؤدي إلى إنتاج مخلفات كيميائية، وهي لا تستدعي سوى استخدام كم قليل من المحفز الكيميائي، كما لا تستدعي استخدام أي تقنيات أو أدوات خاصة.
وقد يسهم هذا التفاعل الذي يتبع مبدأ التدوير إلى الأعلى في خفض كمية النفايات البلاستيكية المنتشرة بكوكبنا، واستغلال هذا النفايات بفاعلية في عدد من الصناعات المختلفة.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: إعادة التدویر
إقرأ أيضاً:
كاوست تبتكر حلاً بسيطًا يطيل عمر البطاريات المائية بأكثر من عشرة أضعاف
• بحث جديد يكشف دور أيونات الكبريتات في تقليل المياه الحرة وزيادة عمر وأداء البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحنالبلاد (ثُوَل) كشف علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) عن سبب جزيئي رئيسي يحدّ من قدرة البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن على أن تكون خيارًا أكثر أمانًا وأقل تكلفة لتخزين الطاقة المستدامة. وأظهرت نتائج الدراسة، المنشورة في المجلة العلمية Science Advances، كيف تؤثر المياه داخل البطارية سلبًا على عمرها وأدائها، وكيف أن إضافة أملاح منخفضة التكلفة – مثل كبريتات الزنك – يمكن أن تحدّ من هذه المشكلة وتزيد عمر البطارية بأكثر من عشرة أضعاف. يُعدّ المَصْعَد (الأنود) – وهو مسرى كهربائي يمر خلاله تيار كهربائي ضمن جهاز كهربائي ذي أقطاب- أحد العوامل الحاسمة في تحديد عمر البطارية، سواء كانت مائية أم لا، إذ تحدث فيه التفاعلات الكيميائية المسؤولة عن توليد وتخزين الطاقة. غير أن بعض التفاعلات الجانبية غير المرغوبة تؤدي إلى تدهوره، ما يقلل من عمر البطارية. وأظهرت الدراسة الجديدة أن المياه الحرة – أي جزيئات الماء غير المرتبطة بقوة بجزيئات أخرى – تساهم في حدوث هذه التفاعلات الجانبية، بينما يقلل وجود كبريتات الزنك من كمية المياه الحرة داخل البطارية. وقال البروفيسور حسام الشريف، أستاذ ورئيس مركز كاوست للتميّز في الطاقة المتجددة وتقنيات التخزين (CREST) وقائد الفريق البحثي في هذه الدراسة: ” تسلط نتائجنا الضوء على أهمية بنية المياه في كيمياء البطاريات، وهي عامل رئيسي تم تجاهله في السابق”. تسمح المياه الحرة بالتفاعل بسهولة مع المزيد من الجزيئات، ما يؤدي إلى تفاعلات غير مرغوبة تستهلك الطاقة وتتلف المَصْعَد. وأظهرت الدراسة أن أيونات الكبريتات تعمل بمثابة “لاصق للماء” يثبت الروابط بين جزيئات المياه الحرة، ويغير ديناميكيتها، ما يقلل عدد التفاعلات الجانبية الضارة.
ورغم أن الجزء الأكبر من التجارب أُجري على بطاريات تستخدم كبريتات الزنك، تشير نتائج أولية إلى أن التأثير نفسه يحدث مع مصاعد معدنية أخرى، ما يفتح المجال أمام استخدام أملاح الكبريتات كحل عالمي لزيادة عمر جميع البطاريات المائية القابلة لإعادة الشحن. وقال الدكتور يونبي زو، الباحث في كاوست والذي أجرى معظم التجارب “أملاح الكبريتات منخفضة التكلفة ومتوفرة على نطاق واسع ومستقرة كيميائيًا، ما يجعل حلّنا قابلًا للتطبيق علميًا واقتصاديًا”. وتحظى البطاريات المائية باهتمام عالمي متزايد كحل مستدام لتخزين الطاقة على نطاق واسع، ومن المتوقع أن يتجاوز حجم سوقها 10 مليارات دولار بحلول عام 2030. وعلى عكس بطاريات الليثيوم الشائعة في السيارات الكهربائية، تُعد البطاريات المائية خيارًا أكثر أمانًا وأقل بصمة بيئية لدمج مصادر الطاقة المتجددة مثل الطاقة الشمسية في شبكات الكهرباء، وهو هدف محوري في مسار تحول الطاقة في المملكة العربية السعودية. وقد شارك في هذه الدراسة أيضًا أساتذة كاوست عمر محمد وعثمان بكر وشيشيانغ زانغ وماني ساراثي.
وأشار الشريف إلى أن الجمع بين علماء مركز التميّز للطاقة المتجددة وتقنيات التخزين الذين يمتلكون خلفيات متكاملة، مثل تصميم البطاريات والنمذجة الكهروكيميائية، والأدوات التجريبية، مثل التحليل الطيفي المتقدم والمجهرية، كان أمراً بالغ الأهمية للاكتشاف. وقال: “تأسس مركز التميّز للطاقة المتجددة وتقنيات التخزين في كاوست ليكون رائدًا في مجال ابتكار الطاقة المتجددة في المملكة. وتؤكد النتائج التي حققناها والتحسينات الكبيرة في أداء واستقرار البطاريات المائية على ما يمكننا إنجازه في كاوست من خلال توحيد الجهود والاستفادة من خبرات أعضاء المركز المتنوعة والمتميزة”.
كم عمر الدرع وأبناء درع السودان وهل لديهم ثقافة حرب عمرها يتجاوز العشرين عام