زباله‌های پلاستیکی سریع‌تر از آنچه بتوانیم مدیریت کنیم، انباشته می‌شوند اما اکنون با کمک روش آزمایشگاهی جدید می‌توانیم برخی از سرسخت‌ترین پلاستیک‌ها را همزمان به سوخت مفید و یک ماده شیمیایی صنعتی رایج تبدیل کنیم.

در مقاله‌ای که در مجله «علوم» (Science) منتشر شده است، محققان روش یک مرحله‌ای را شرح می‌دهند که ضایعات پلاستیکی مخلوط را در دماهای پایین به هیدروکربن‌های بنزینی و اسید هیدروکلریک (HCI) تبدیل می‌کند.

تبدیل پلاستیک به سوخت جادویی است؟

وی ژانگ، محقق ارشد این تحقیق از دانشگاه «طبیعی شرق چین» (ECNU) اظهار کرد: این رویکرد، جریان‌های زباله مخلوط و حتی آلوده را مدیریت می‌کند و عملکرد مهمی است زیرا بیشتر زباله‌های پلاستیکی در دنیای واقعی کثیف و دسته‌بندی آنها دشوار است، چه برسد به اینکه به سوخت تبدیل شوند.

بسیاری از خانوارها و کارخانه‌ها از پی‌وی‌سی (پلی‌وینیل کلراید) در لوله‌ها، کفپوش‌ها و سیم‌ها استفاده می‌کنند، در حالی که پلی‌الفین‌هایی مانند پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن در بسته‌بندی غالب هستند.

وینیل کلرید، واحد سازنده پی‌وی‌سی، به‌عنوان ماده سرطان‌زای انسانی طبقه‌بندی می‌شود. اکنون، مقامات نظارتی در اروپا خطرات گسترده‌تر مرتبط با افزودنی‌های پی‌وی‌سی و انتشار میکروپلاستیک‌ها را بررسی می‌کنند. حتی آژانس مواد شیمیایی اروپا در سال ۲۰۲۳، خطراتی را شناسایی کرد که ممکن است نیاز به کنترل‌های جدید بر روی پی‌وی‌سی و افزودنی‌های آن باشد و توجه را به گزینه‌های پایان عمر این پلاستیک‌ها بیشتر کند.

امروزه، مسیرهای رایج تبدیل زباله به انرژی اغلب مستلزم آن است که پی‌وی‌سی قبل از پردازش از کلر عاری شود. این مرحله، هزینه‌ها را افزایش می‌دهد و می‌تواند مقیاس را محدود کند. روش جدید، کلرزدایی را با شکستن پیوند کربن-کربن و شیمی ساخت سوخت در یک مرحله ترکیب می‌کند. خروجی‌ها شامل هیدروکربن‌های بنزین بدون کلر و اسید هیدروکلریک هستند که می‌توانند دوباره استفاده شوند. اسید هیدروکلریک بازیابی شده می‌تواند به‌عنوان ماده اولیه برای تصفیه آب، فرآوری فلزات و سایر مصارف صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

تبدیل پلاستیک‌ها به سوخت 

این واکنش از ایزوآلکان‌های سبک، عمدتا ایزوبوتان و ایزوپنتان، به‌عنوان واکنش‌دهنده‌های کمکی و دهنده‌های هیدروژن استفاده می‌کند. این مولکول‌ها، محصولات جانبی رایج در پالایشگاه‌ها هستند و می‌توانند در طول فرآیند بازیافت شوند. در حال حاضر، پالایشگاه‌ها واحدهای آلکیلاسیون را راه‌اندازی کرده‌اند که ایزوبوتان را با الفین‌های کوچک ترکیب می‌کنند تا اجزای بنزین اکتان بالا را تولید کنند. کاتالیزورهای مبتنی بر مایعات یونی کلروآلومینات، کلرزدایی کنترل‌شده را در دمای پایین ارتقا می‌دهند.

این گروه تحقیقاتی گزارش کرد که شیمی یون کاربنیوم به شکستن زنجیره‌های طولانی و سپس چسباندن قطعات به مولکول‌های سوخت شاخه‌دار کمک می‌کند. این الگوی شاخه‌دار شدن برای اجزای بنزین با اکتان بالا معمول است.

نتایج

این فرآیند در آزمایش‌ها در دمای ۸۶ درجه فارنهایت، برای نمونه‌های لوله پی‌وی‌سی نرم به ۹۵ درصد تبدیل رسید. لوله‌های پی‌وی‌سی سفت و سیم‌های پی‌وی‌سی در همان دما تا ۹۹ درصد تبدیل شدند و  اسید هیدروکلریک به‌عنوان یک محصول جانبی ظاهر شد که می‌توان آن را خنثی یا دوباره استفاده کرد.

پیامدها در دنیای واقعی

این واکنش در فشار محیط و دمای پایین انجام می‌شود که نشان‌دهنده مصرف انرژی کمتر و تجهیزات ساده‌تر نسبت به پیرولیز در دمای بالا است. این امر می‌تواند در مواردی که دسته‌بندی محدود و ضایعات مخلوط رایج است، افزایش مقیاس را آسان‌تر کند.

پلاستیک، سوخت و محیط زیست

اگر تبدیل پی‌وی‌سی مخلوط و پلی‌الفین‌ها در دمای پایین، قوی باشد، گزینه‌ای به مجموعه ابزارها اضافه می‌شود.

برنامه‌های شهرداری می‌توانند جریان‌های آلوده را به جای دفن زباله یا سوزاندن، به سمت بازیافت شیمیایی هدایت کنند.  

سیاست‌گذارانی که خطرات سلامتی ناشی از وینیل کلرید و افزودنی‌های پی‌وی‌سی را ردیابی می‌کنند، همچنان کاهش‌های بالادستی و طراحی ایمن‌تر را در نظر خواهند گرفت.

سایت ارث گزارش کرد، نظارت عمومی برای تایید انتشار گازهای گلخانه‌ای و مدیریت زباله در طول مقیاس بزرگ مورد نیاز خواهد بود.

گزارش‌دهی شفاف با انتقال روش از لوله‌های شیشه‌ای به راکتورهای صنعتی، اعتماد ایجاد خواهد کرد.

انتهای پیام