تعلم العلماء كيفية تحويل القمامة إلى وقود: كيف يعمل

يتم إنتاج مئات الملايين من الأطنان من البلاستيك كل عام. ويتحول معظمها إلى نفايات وسوف تتحلل على مر القرون، مما يؤدي إلى خلق مشاكل بيئية عالمية. ولذلك، اتجه العلماء اهتمامهم إلى إيجاد طرق لتحويل البلاستيك إلى طاقة، بما في ذلك الوقود السائل المناسب للمحركات والاستخدامات الصناعية. ووجدوه. اقرأ المزيد في مقال رامبلر.

الانحلال الحراري: الطريقة الرئيسية لتحويل البلاستيك

التكنولوجيا التي يتم التركيز عليها اليوم تسمى الانحلال الحراري. تتضمن العملية تسخين النفايات البلاستيكية إلى درجات حرارة عالية في غياب الأكسجين، مما يتسبب في تحلل جزيئات البوليمر الطويلة إلى سلاسل هيدروكربونية أقصر – أجزاء سائلة وغازية وصلبة.

الانحلال الحراري ليس جديدا. لقد تمت دراستها منذ عقود. في شكله القياسي، ينتج خليطًا من المنتجات التي يمكن بعد ذلك معالجتها وتحويلها إلى بنزين أو ديزل أو زيت وقود. ومع ذلك، غالبًا ما تتطلب محطات الانحلال الحراري الكلاسيكية محفزات (مسرعات التفاعل الكيميائي) لزيادة كفاءة استهلاك الوقود وتحسين الجودة، مما يزيد من تكلفة العملية وتعقيدها.

التطورات العلمية الحديثة

أحد أهم التطورات الحديثة جاء من عمل العلماء في جامعة ييل، الذين طوروا مصنعًا للتحلل الحراري لا يستخدم محفزات باهظة الثمن. وفقًا لشركة Yale Engineering، باستخدام مفاعلات مطبوعة ثلاثية الأبعاد ذات هياكل مسامية، تمكنوا من تحويل حوالي 66% من البلاستيك إلى مكونات مفيدة كيميائيًا ومناسبة للوقود.

وفي هذا النظام، يلعب تصميم المفاعل نفسه دورًا مهمًا. وهي مقسمة إلى ثلاث مناطق بأحجام مسام مختلفة، مما يسمح للبلاستيك بالتحلل خطوة بخطوة. يتم أولاً تفكيك القطع الكبيرة من المواد إلى مركبات أصغر ثم إلى هيدروكربونات بسيطة. يقلل هذا النهج من تكوين المنتجات الثانوية ويجعل العملية أكثر قابلية للإدارة. وبفضل هذا، تحدث عملية تحلل البلاستيك بسبب درجة حرارة وشكل المفاعل دون استخدام المحفزات الكيميائية، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى تعقيد التكنولوجيا وزيادة تكلفتها.

اكتشاف العلماء الاستثنائي لاستنساخ الجينات

ومن الجدير بالذكر أنه ليس من السهل تحويل جميع المواد البلاستيكية إلى وقود. يعتبر البولي إيثيلين (PE) والبولي بروبيلين (PP) والبوليسترين (PS) الأكثر ملاءمة بسبب تركيبها الكيميائي.

أمثلة على المشاريع النشطة

تم استخدام تقنية الانحلال الحراري ليس فقط في المختبرات. على سبيل المثال، تستخدم شركة Petgas المكسيكية الناشئة مصنعًا للتحلل الحراري لمعالجة النفايات البلاستيكية وتحويلها إلى بنزين ووقود ديزل وكيروسين وبارافين. يقوم جهازه بتسخين البلاستيك بدون أكسجين، ويستخدم في البداية غاز البروبان لبدء العملية، ثم يحافظ على الطاقة من الغاز المنبعث.

مثل هذا المصنع قادر على معالجة ما يقرب من 1.5 طن من البلاستيك أسبوعيًا، وتوليد أكثر من 350 جالونًا من الوقود (≈1350 لترًا). ومع ذلك، وفقًا للشركة، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أقل من الوقود التقليدي – على الرغم من أن هذا لا يجعل العملية نظيفة تمامًا من حيث انبعاثات الكربون.

ويجري أيضًا تنفيذ مشاريع صناعية أكبر تدريجيًا: في مدينة كينشاسا الكونغولية، من المخطط إنشاء محطة للطاقة الحرارية البلاستيكية ستقوم بمعالجة مئات الأطنان من النفايات البلاستيكية يوميًا وتوليد الكهرباء ووقود الديزل ومواد التشحيم الصناعية.

القضايا الفنية والاقتصادية والبيئية

في حين أن الفكرة جذابة، فإن تحويل البلاستيك إلى وقود له قيود اقتصادية وبيئية.

1. استهلاك الطاقة. يتطلب الانحلال الحراري درجات حرارة عالية تصل إلى مئات الدرجات المئوية، مما يجعل العملية تستهلك الكثير من الطاقة. يمكن أن يؤدي استخدام الكهرباء للتدفئة إلى زيادة البصمة الكربونية إذا لم تكن الطاقة من مصدر متجدد.
2. الانبعاثات وجودة الوقود لا تفي منتجات الانحلال الحراري السائل دائمًا بمعايير محركات البنزين والديزل دون مزيد من التكرير والمعالجة. تستخدم بعض طرق الانحلال الحراري المحفزات أو تكون خطوة التكسير الإضافية ضرورية لإنتاج الوقود بالجودة المطلوبة.
3. – استمرار الاعتماد على المصادر الأحفورية. إن تبني مثل هذه التقنيات على نطاق واسع لن يؤدي إلا إلى تأخير التحول بعيدا عن الوقود الأحفوري وتشجيع استمرار إنتاج البلاستيك بدلا من تقليل استهلاك البلاستيك.

واليوم، لا تزال تكنولوجيا تحويل البلاستيك إلى وقود مجرد حل مؤقت. يمكنها تقليل العبء على مدافن النفايات وتقليل الاعتماد جزئيًا على الهيدروكربونات الخام، لكن مثل هذه الأساليب لا تقضي على المشكلة الرئيسية – الزيادة المستمرة في إنتاج البلاستيك وتراكمه في البيئة. لذلك، من وجهة نظر بيئية، هذه مجرد طريقة مؤقتة للتعامل مع عواقب النظام الحالي.

لقد كتبنا سابقًا أن العلماء تعلموا كيفية جعل البشرة شفافة.