تحويل النفايات البلاستيكية إلى وقود طائرات عالي الجودة باستخدام محفز جديد على المستوى الذري
يقال إن باحثين من جامعة نانجينغ فورستري وجامعة تسينغهوا طوروا طريقة لتحويل النفايات البلاستيكية إلى شيء قريب من وقود الطائرات. وقد تم إجراء عمليات مماثلة من قبل، ولكن هذه العملية الجديدة أرخص وأكثر كفاءة، وتتطلب درجات حرارة وضغوطًا أقل. ويدعي الفريق أنه يمكن أيضًا تشغيله بشكل مستمر (وليس على دفعات) مثل المحاولات السابقة. وفي دراستهم المنشورة في مجلة Nature Energy، تقوم هذه العملية الجديدة بتكسير البلاستيك عند درجات حرارة عالية في وجود الهيدروجين. “لقد تعاملت مجموعتنا مع تحلل الهيدروجين البلاستيكي من منظور المحفز لعدة سنوات، تمامًا كما دخل المجال إلى عصر محفزات الموقع الذري الفردي”، هذا ما قاله البروفيسوران يادونغ لي ودينغشنغ وانغ، المؤلفان الرئيسيان المشاركان في الورقة، لـ Tech Xplore. وأضافوا: “المشكلة التي ظلت تسحبنا إلى الوراء هي الانتقائية؛ فالهدرجة البلاستيكية التقليدية تميل إلى توزيع المنتج على نطاق واسع يصعب السيطرة عليه. أردنا أن نعرف ما إذا كان تصميم المركز النشط على المقياس الذري يمكن أن يمنحنا السيطرة عليه أخيرًا”. وهذا أمر مهم، كما هو الحال عادة، عندما تذوب البلاستيك، ينتهي بك الأمر بنوع من حساء الغازات والشمع والزيت والفحم والقطران والهيدروكربونات الخفيفة. أي نوع من الوقود المفيد عادةً ما يكون بكمية صغيرة جدًا. النفايات البلاستيكية إلى وقود الطائرات ولتحقيق هذه الغاية، قرر الفريق البدء في إيجاد طريق لتوجيه عملية تحلل البلاستيك نحو الجزيئات الدقيقة المطلوبة. وكما يوضح الفريق، فإن العملية الجديدة تتكون من خطوتين، الأولى تسمى الانحلال الحراري، وهي تسخين البلاستيك عند درجات حرارة تتجاوز 860 درجة فهرنهايت (460 درجة مئوية). يؤدي هذا إلى تكسير السلاسل البلاستيكية الطويلة إلى قطع هيدروكربونية أصغر. المرحلة الثانية هي الجزء الذكي حيث يتم بعد ذلك استخدام هذه القطع لبناء “أجزاء” من وقود الطائرات. تُسمى عملية الهيدروجين، ويتم تمرير منتجات الخطوة الأولى فوق محفزات خاصة عند درجة حرارة 320 درجة فهرنهايت (160 درجة مئوية) لتكوين جزيئات مفيدة مثل الألكانات الحلقية، والهيدروكربونات الكثيفة، وجزيئات الوقود النفاث. وأوضح لي ووانغ: “بعد فحص العديد من العوامل الحفازة، وجدنا أن مواقع رو المعزولة على أكسيد الفحم يمكنها هدرجة الستايرين إلى إيثيل سيكلوهكسان عند الضغط المحيط القريب”. وأضافوا: “يتحلل البوليسترين نفسه إلى مونومر وأوليجومر وسيط، ثم يخضع بعد ذلك لتحلل هيدروجيني فعال في مواقع رو هذه. ما أدهشنا هو أن هذا المسار الترادفي قدم وقود الطائرات المشتق من البلاستيك مع خصائص وقود جذابة حقًا واقتصاديات المعالجة”. يعد البوليسترين خيارًا مثيرًا للاهتمام لأنه منتج نفايات شائع جدًا من أشياء مثل التغليف والمواد التي يمكن التخلص منها مثل الأكواب. كما أنه يتحلل بشكل نظيف نسبيًا عند تسخينه. وأضاف لي ووانغ أن البوليسترين هو خيار جيد. “بالمقارنة مع مسار المفاعل الدفعي التقليدي عالي الضغط، فإن مفاعل التدفق الترادفي المقترن بمواقع رو الفعالة والمشتتة ذريًا يعد بديلاً مفيدًا”. “لقد قمنا أيضًا باختبار التوسع: قمنا بإعداد وتقييم المحفز على مقياس الجرام، وتم توسيع نطاق كل من المحفز وخطوة الهدرجة المحيطة بشكل جيد. ويوضح التحليل الفني والاقتصادي أن الحد الأدنى لسعر البيع التنافسي يتراوح بين 1.0 إلى 1.8 دولار أمريكي للكيلوغرام الواحد، وهو رقم تنافسي حقيقي”. هذه العملية مثيرة للاهتمام وواعدة، ولكن لم يتضح بعد ما إذا كان يمكن توسيع نطاقها خارج المختبر. ومع ذلك، يعد هذا مسارًا كيميائيًا قابلاً للتطوير ويستحق المشاهدة. وأضاف لي ووانغ: “نحن نخطط لمواصلة تحسين هذا المسار ضمن دورة حياتنا الحالية وإطارنا التقني والاقتصادي، مع التركيز على كيفية تشكيل المحفز للعملية برمتها والدفع نحو محفزات المواقع الذرية الفردية الأكثر كفاءة”. “نريد أيضًا الحفاظ على هذا النشاط والاستقرار الهيكلي بينما نقوم بتوسيع نطاق إعداد المحفز (إلى مقياس الكيلوجرام وما بعده). وعلى جانب العملية، سنعمل على نظام تغذية صلبة مستمر لتحسين سير العمل الحالي،” كما قالوا. يمكنك الاطلاع على الدراسة بنفسك في مجلة Nature Energy.
تم النشر: 2026-06-06 11:43:00
