الأكياس الورقية القوية متعددة الاستخدام القابلة لإعادة التدوير مستقبل إنتاج الوقود الحيوي وتقليل النفايات الورقية

بينما يبحث العالم عن طرق لتقليل استخدام البلاستيك مثل الأكياس البلاستيكية ذات الاستخدام الواحد، توضح دراسة جديدة أجراها باحثو ولاية بنسلفانيا عملية لجعل الأكياس الورقية أقوى- خاصة عندما تتعرض للبلل – لجعلها بديلاً أكثر قابلية للتطبيق.

تقترح الدراسة عملية صنع أكياس ورقية متينة بما يكفي لاستخدامها عدة مرات ثم تفكيكها كيميائيًا بواسطة معالجة قلوية لاستخدامها كمصدر لإنتاج الوقود الحيوي.

تقليل النفايات الورقية

ووفقًا للباحث دانييل سيولكوز Daniel Ciolkosz ، أستاذ الأبحاث المساعد في الهندسة الزراعية والبيولوجية، وقال “عندما ينتهي الاستخدام الأساسي لهذه المنتجات الورقية، فإن استخدامها لأغراض ثانوية يجعلها أكثر استدامة”، مضيفا “تساعد إعادة التدوير وتقليل النفايات الورقية أيضًا في تقليل إجمالي النفايات الصلبة المخصصة لمدافن النفايات، وهذا مفهوم نعتقد أنه يجب على المجتمع مراعاته.”

ابتكرت الباحث الرئيسي جايا تريباثي، المتخصصة في أنظمة الطاقة الحيوية، بمعهد الطاقة الحيوية المشتركة في كاليفورنيا، عملية مبتكرة يتم فيها معالجة السليلوز في الورق أو تحميصه في الأكسجين – بيئة محروقة ، لزيادة قوة شدها بشكل كبير عندما تكون رطبة.

وأوضحت، أن الأكياس الورقية هي بديل شائع للأكياس البلاستيكية لتقليل الآثار البيئية الناجمة عن استخدام البلاستيك، لكن الأكياس الورقية لها عمر قصير بسبب قلة تحملها ، خاصة عندما تكون رطبة، وأضافت تريباثي أنه يجب إعادة استخدام الأكياس الورقية عدة مرات لتقليل قدرتها على إحداث الاحترار العالمي إلى أقل من تلك الموجودة في أكياس البولي إيثيلين التقليدية عالية الكثافة.

تقنيات غير كيميائية

وقالت: “تخضع إعادة الاستخدام أساسًا لقوة الأكياس، ومن غير المرجح أن يتم إعادة استخدام كيس ورقي نموذجي بالعدد المطلوب من المرات نظرًا لانخفاض متانته عند التبليل”، “يؤدي استخدام عمليات كيميائية باهظة الثمن لتعزيز القوة الرطبة إلى تقليل ميزات الورق الصديقة للبيئة والفعالة من حيث التكلفة للتطبيقات التجارية، لذلك هناك حاجة لاستكشاف تقنيات غير كيميائية لزيادة القوة الرطبة للأكياس الورقية، يمكن أن تكون المعالجة الحرارية هي الحل.”

نظرًا لأن المعالجة الحرارية أدت إلى انخفاض إنتاج الجلوكوز في الورق، فقد عالجت الورقة بمحلول هيدروكسيد الصوديوم، المعروف أيضًا باسم الغسول أو الصودا الكاوية، مما أدى إلى زيادة إنتاج الجلوكوز، مما يجعله مصدرًا أفضل لإنتاج الوقود الحيوي.

في النتائج المنشورة مؤخرًا في الموارد والحفظ وإعادة التدوير، باستخدام ورق الترشيح كوسيط، أفاد الباحثون أن قوة الشد الرطب للورقة زادت بنسبة 1،533٪ و 2،233٪ و 1،567٪ و 557٪ بعد التفكك الحراري لمدة 40 دقيقة عند 392، درجة فهرنهايت و 428 فهرنهايت و464 فهرنهايت و500 فهرنهايت على التوالي.

زيادة شدة الانكسار الحراري

لاحظ الباحثون، أن إنتاج الجلوكوز انخفض مع زيادة شدة الانكسار الحراري، ولكن بعد معالجة عينات الورق المطحون بمحلول هيدروكسيد الصوديوم القلوي، زاد إنتاج الجلوكوز، على سبيل المثال، كان إنتاج الجلوكوز لورق الترشيح الخام 955 مجم/ جم من الركيزة ، بينما كان 690 مجم / جم من الركيزة لنفس العينة الورقية تمت معالجته عند 392 فهرنهايت ، وزاد الجلوكوز إلى 808 و 933 مجم / جم من الركيزة مع معالجة قلوية 1٪ و 10٪ على التوالي.

إنتاج 5 تريليون كيس بلاستيكي سنويًا

وأشارت تريباثي، إلى أن الحاجة إلى مفهوم مثل المفهوم الذي أوضحه الباحثون لاستبدال الأكياس البلاستيكية أمر واضح، وفقًا لبرنامج الأمم المتحدة للبيئة، يتم إنتاج 5 تريليون كيس بلاستيكي سنويًا في جميع أنحاء العالم. قد يستغرق الأمر ما يصل إلى 1000 عام حتى تتفكك هذه الأكياس تمامًا، يرمي الأمريكيون 100 مليار كيس سنويًا – أي ما يعادل إغراق ما يقرب من 12 مليون برميل من النفط الخام.

قالت تريباثي: “من خلال التحول إلى أكياس تسوق ورقية أقوى وقابلة لإعادة الاستخدام ، يمكننا القضاء على الكثير من هذه النفايات”، “الآثار المترتبة على تقنية مثل تلك التي أظهرناها في هذا البحث – إذا أمكن إتقانها – بما في ذلك استخدام الأكياس البالية كركيزة لإنتاج الوقود الحيوي، ستكون ضخمة.”

مثل العديد من الاكتشافات العلمية، تعلمت تريباث، عن تآزر المعالجة الحرارية والمعالجة القلوية لزيادة قدرات الورق عن طريق الصدفة.

وقالت: “كنت أبحث في شيء آخر، وأدرس كيف يؤثر الانعكاس الحراري على السليلوز لإنتاج الجلوكوز لاستخدامه كركيزة للوقود الحيوي”، “لكنني لاحظت أن قوة الورق كانت تزداد عندما قمنا بتعريض السليلوز، وهذا جعلني أعتقد أنه من المحتمل أن يكون مفيدًا للتعبئة، وهو تطبيق مختلف تمامًا.”