.png)
أثبت الباحثون أن ملح الطعام يُمكن أن يكون عاملًا مساعدًا فعالًا واقتصاديًا لإعادة تدوير البلاستيك، وخاصةً في عملية التحلل الحراري. هذا الحل البسيط يُمكن أن يُخفض التكاليف بشكل كبير ويُحسّن كفاءة إعادة تدوير البلاستيك، بل ويتفوق على عوامل مساعدة أغلى ثمنًا تُستخدم حاليًا.
أثبت فريق بحثي في جامعة ولاية ميشيغان أن ملح الطعام يُمكن أن يكون عاملًا مساعدًا اقتصاديًا في إعادة تدوير البلاستيك، متفوقًا على البدائل باهظة الثمن، ومُحسّنًا كفاءة التحلل الحراري.
لطالما آمن محمد راب نواز، الأستاذ المشارك في كلية التغليف المرموقة بجامعة ولاية ميشيغان، والعضو السابق في الأكاديمية الوطنية للمخترعين، بأن الحل الأمثل هو أبسط الحلول.
تتجلى هذه الفلسفة في أحدث ورقة بحثية لفريقه نُشرت في مجلة الأنظمة المستدامة المتقدمة.
أظهر رابناواز وزملاؤه أن كلوريد الصوديوم - ملح الطعام - يتفوق على مواد أغلى بكثير يجري البحث عنها للمساعدة في إعادة تدوير البلاستيك.
قال رابناواز: "هذا أمرٌ مثيرٌ حقًا. نحن بحاجة إلى حلول بسيطة ومنخفضة التكلفة لمواجهة مشكلة كبيرة مثل إعادة تدوير البلاستيك".
على الرغم من أن البلاستيك يُسوَّق تاريخيًا على أنه قابل لإعادة التدوير، إلا أن الواقع يُشير إلى أن ما يقرب من 90% من النفايات البلاستيكية في الولايات المتحدة ينتهي بها المطاف في مكبات النفايات، أو في محارق النفايات، أو تُلوِّث البيئة.
أحد أسباب شيوع استخدام البلاستيك هو أن المواد المُستخلصة من إعادة التدوير ليست ذات قيمة كافية لتبرير إنفاق الأموال والموارد اللازمة للحصول عليها.
وفقًا لتوقعات الفريق، يُمكن لملح الطعام أن يُغيِّر الوضع الاقتصادي ويُخفِّض التكاليف بشكلٍ كبير في عملية إعادة التدوير المعروفة باسم التحلل الحراري، والتي تعتمد على مزيج من الحرارة والتفاعلات الكيميائية.
على الرغم من أن رابناواز توقع أن يكون للملح تأثيرٌ نظرًا لقدرته العالية على توصيل الحرارة، إلا أنه فوجئ بمدى فعاليته. لقد تفوقت هذه التقنية على المحفزات باهظة الثمن - وهي مواد كيميائية مصممة لتسريع التفاعلات - ويعتقد أن فريقه قد بدأ للتو في استكشاف إمكاناتها.
علاوة على ذلك، أشار إلى أن هذا العمل يحظى بالفعل باهتمام من كبرى الشركات في هذا المجال.
في الواقع، تم دعم البحث جزئيًا من قبل شركة كوناجرا براندز، وهي شركة متخصصة في السلع الاستهلاكية المعبأة. كما ساهمت وزارة الزراعة الأمريكية ومركز أبحاث الزراعة الحيوية بجامعة ولاية ميشيغان في تمويل هذا العمل.
محفز جدير بالاهتمام
التحلل الحراري هو عملية تُفكك البلاستيك إلى مزيج من مركبات أبسط أساسها الكربون، والتي تخرج في ثلاثة أشكال: غاز، وزيت سائل، وشمع صلب.
يقول راب نواز إن مكون الشمع غالبًا ما يكون غير مرغوب فيه، ومع ذلك، فإنه قد يشكل أكثر من نصف منتجات طرق التحلل الحراري الحالية من حيث الوزن. هذا حتى عند استخدام المحفزات، وهي مفيدة، ولكنها غالبًا ما تكون سامة أو باهظة الثمن بشكل كبير بحيث يصعب استخدامها في إدارة النفايات البلاستيكية.
يتمتع البلاتين، على سبيل المثال، بخصائص تحفيزية جذابة للغاية، ولذلك يُستخدم في المحولات الحفزية للحد من الانبعاثات الضارة من السيارات. ولكنه باهظ الثمن أيضاً، وهذا ما يدفع اللصوص لسرقة هذه المحولات.
على الرغم من أنه من غير المرجح أن يسرق اللصوص مواداً أساسها البلاتين من مفاعل التحلل الحراري شديد الحرارة، إلا أن محاولة إعادة تدوير البلاستيك باستخدام هذه المحفزات ستتطلب استثماراً ضخماً - ملايين، إن لم يكن مئات الملايين من الدولارات، كما قال رابناواز. والمحفزات الحالية ليست فعالة بما يكفي لتبرير هذه التكلفة.
وأضاف رابناواز: "لا توجد شركة في العالم تملك هذا القدر من المال لتنفقه".
في دراسة سابقة، أظهر رابناواز وفريقه أن أكسيد النحاس وملح الطعام يعملان كمحفزات لتحليل نوع من البلاستيك يُعرف باسم البوليسترين. والآن، أظهروا أن ملح الطعام وحده قادر على التخلص من الشمع الناتج عن عملية التحلل الحراري للبولي أوليفينات - وهي بوليمرات تُشكل 60% من النفايات البلاستيكية.
قال رابناواز: "كانت تلك الورقة البحثية الأولى مهمة، لكنني لم أشعر بالحماس إلا بعد أن عملنا على البولي أوليفينات. البولي أوليفينات مادة واسعة الانتشار، وقد تفوقنا بها على المحفزات باهظة الثمن".
انضم إلى رابناواز في هذا المشروع كل من كريستوفر سافرون، الأستاذ المشارك في كلية الزراعة والموارد الطبيعية، والباحث الزائر محمد شاكر، وطالب الدكتوراه في جامعة ولاية ميشيغان فيكاش كومار.
تحويل النفايات البلاستيكية إلى وقود قابل للاستخدام
أوضح رابناواز أنه عند استخدام ملح الطعام كمحفز لتحليل البولي أوليفينات حراريًا، أنتج الفريق زيتًا سائلًا في الغالب يحتوي على جزيئات هيدروكربونية مشابهة لتلك الموجودة في وقود الديزل. وأظهر الباحثون ميزة أخرى للمحفز الملحي، وهي إمكانية إعادة استخدامه.
وأضاف رابناواز: "يمكن استعادة الملح ببساطة عن طريق غسل الزيت الناتج بالماء".
كما أظهر الباحثون أن ملح الطعام ساعد في التحليل الحراري للأغشية البلاستيكية المعدنية، والتي تُستخدم عادةً في تغليف المواد الغذائية، مثل أكياس رقائق البطاطس، والتي لا يُعاد تدويرها حاليًا. على الرغم من أن ملح الطعام النقي لم يتفوق على محفز البلاتين والألومينا الذي اختبره الفريق أيضًا باستخدام أغشية معدنية، إلا أن النتائج كانت متقاربة، كما أن تكلفة الملح أقل بكثير.
مع ذلك، يؤكد راب نواز إلى أن الأغشية المعدنية، رغم فائدتها، تنطوي على إشكاليات جوهرية. ويتصور عالماً لا حاجة فيه لهذه الأغشية، ولذا يعمل فريقه على استبدالها بمواد أكثر استدامة.
وسيواصل الفريق العمل على تطوير مشروع التحلل الحراري.
فعلى سبيل المثال، لم يتمكن الفريق بعد من تحديد خصائص الغازات الناتجة عن التحلل الحراري باستخدام ملح الطعام بشكل كامل. ويعتقد راب نواز أن الفريق قادر على تحسين هذه الطريقة بحيث تحتوي المنتجات السائلة على مواد كيميائية ذات استخدامات أكثر قيمة من حرقها كوقود.
ومع ذلك، فإن النتائج الأولية لأساليب الفريق الجديدة باستخدام ملح الطعام مشجعة. فاستناداً إلى تحليل اقتصادي أولي سريع، قدّر الفريق أن مفاعل التحلل الحراري التجاري يمكن أن يضاعف أرباحه ثلاث مرات بمجرد إضافة الملح.
المصدر: