أصبح تحويل النفايات البلاستيكية إلى هيدروجين ممكنًا بفضل مفاعل كامبريدج الشمسي الجديد
قام باحثون في كامبريدج بتحويل تقنية على مستوى المختبر إلى تطبيق واقعي قابل للتطوير يستخدم الطاقة الشمسية لتحويل النفايات البلاستيكية والسليلوز إلى وقود هيدروجيني نظيف ومواد كيميائية صناعية قيمة. واستعرض الفريق مفاعلًا جديدًا يعمل بالطاقة الشمسية يحول النفايات البلاستيكية اليومية، مثل زجاجات المشروبات الغازية، إلى وقود هيدروجين. ومن المثير للاهتمام أنهم فعلوا ذلك في الخارج، على نطاق واسع، باستخدام جهاز يمكن تصنيعه بأدوات ليست أكثر تعقيدًا من بخاخ الطلاء القياسي في متجر الأجهزة. توسيع نطاق الحل للنفايات البلاستيكية الإصلاح الضوئي هو عملية استخدام الطاقة الشمسية لتحطيم جزيئات البلاستيك. إنه مفهوم فهمه العلماء لبعض الوقت، لكن توسيع نطاقه كان دائمًا القطعة المفقودة من اللغز. وبينما كانت الكيمياء تعمل بشكل جميل داخل المختبرات الأصلية، إلا أنها اقتصرت على ألواح محفزة صغيرة بحجم غلاف الهاتف الذكي. ويعني توسيع نطاق هذه المنتجات عادةً الاعتماد على عمليات التصنيع شديدة التعقيد، ودرجات الحرارة الحارقة، والحمامات الكيميائية السامة. قال أريفين بن محمد أنور، المؤلف الأول المشارك من قسم الكيمياء في جامعة كامبريدج، يوسف حميد: “عندما بدأنا بمحاولة توسيع نطاق هذه التكنولوجيا، اكتشفنا بسرعة أن ما يبدو بسيطًا على نطاق صغير ليس بسيطًا على الإطلاق عندما تحاول صنعه على نطاق واسع. لا يمكننا حقًا أن يكون لدينا أحواض عملاقة من المحاليل لصنع هذه الألواح – إنها ليست عملية على نطاق واسع”. للتغلب على هذه المشكلة، ذهب الباحثون إلى أبعد من ذلك. وقاموا ببناء لوحة مفاعل بمساحة متر مربع وأخذوها بالكامل إلى الخارج، واختبروها تحت ضوء الشمس الطبيعي الذي لا يمكن التنبؤ به خارج قسم الكيمياء في كامبريدج. لا يقوم الجهاز بتوليد الكهرباء مثل الألواح الشمسية القياسية الموجودة على السطح. وبدلا من ذلك، فإنه يمتص أشعة الشمس مباشرة لتحفيز التفاعل الكيميائي. من ناحية، يقوم بتكسير البوليمرات الموجودة في الزجاجات البلاستيكية والسليلوز؛ ومن ناحية أخرى، يقوم بتقسيم جزيئات الماء للحصول على الهيدروجين النقي. الطلاء السحري يكمن الجزء المثير للاهتمام من النظام الجديد في كيفية بنائه. وبالمقارنة مع الإصدارات السابقة التي كانت تتطلب درجات حرارة عالية وعمليات تعليق سائلة معقدة، يمكن تجميع الألواح الشمسية الجديدة في درجة حرارة الغرفة باستخدام المعدات الأساسية. قام فريق البروفيسور دومينيك رايت بتطوير مادة سلائف جزيئية متخصصة تحتوي على الكوبالت والزركونيوم. ثم قام فريق البروفيسور إروين رايزنر بتحميل هذه المادة في جهاز رش أساسي. تم رش المحفز الممتص للضوء مباشرة على ألواح زجاجية عادية في درجة حرارة الغرفة. قال محمد أنور: “ما أدهشني هو، بعد كل هذا التحسين، مدى بساطة الأمر”. “لدينا فقط هذه اللوحة الضخمة، ونرش المحفز عليها، ونضعها في محلولنا، ونضعها تحت الشمس، وتنتج الهيدروجين وغيره من المواد الكيميائية القيمة من النفايات البلاستيكية فقط. إنها بسيطة وقابلة للتطوير.” كما قدم فريق كامبريدج أيضًا تحليلًا شاملاً لتكلفة النظام. يعد هذا المخطط الاقتصادي أول خطوة رئيسية في هذا النوع من الأبحاث الكيميائية، حيث يرسم بالضبط ما يتطلبه الأمر لجلب التكنولوجيا إلى السوق. بالإضافة إلى ذلك، تم تخفيض تكاليف التصنيع باستخدام طريقة الطلاء بالرش. وهذا يثبت أن مستقبل مراكز إعادة التدوير المحلية التي تعمل بالطاقة الشمسية أمر قابل للاستمرار من الناحية المالية. التكنولوجيا ليست جاهزة تمامًا للنشر التجاري غدًا. ويشير الفريق إلى أن المتانة الشاملة للمفاعل وكفاءة التحويل لا تزال بحاجة إلى التحسين قبل أن يبدأ الإنتاج الضخم. ومع ذلك، فقد وضع الباحثون طريقًا واضحًا نحو تنظيف الكوكب من خلال إثبات أن النظام يمكنه البقاء على قيد الحياة مع العناصر الخارجية مع الحفاظ على تكلفة إنتاجه الرخيصة. تم نشر النتائج في مجلة Nature Chemical Engineering في 24 يونيو.
تم النشر: 2026-06-24 10:05:00
