التقنيات الذكية تعيد الأمل في إدارة النفايات البلاستيكية عالميًا.. حلول واعدة لإعادة التدوير

يُعاد تدوير 9% فقط من البلاستيك عالميًا، وبسبب سوء إدارة النفايات، ينتهي ما يقرب من ثلاثة أرباعه في مكبات النفايات أو البيئة.

فكيف يمكن أن تصبح عملية إعادة تدوير البلاستيك أكثر كفاءة؟

تلخص مقالة مراجعة أجراها باحثون في جامعة بافالو أحدث التقنيات والأساليب التي تستند إلى مناهج هندسة أنظمة العمليات، من المذيبات الكيميائية القادرة على إذابة أنواع معينة من البلاستيك، إلى تقنيات الفرز الآلي المدعومة بالذكاء الاصطناعي.

تم اختيار هذه المقالة لتكون غلاف العدد الصادر في 9 يوليو من مجلة Industrial & Engineering Chemistry Research، الصادرة عن الجمعية الكيميائية الأمريكية، وخلصت إلى أن إعادة التدوير المعتمدة على المذيبات تُعد خيارًا مستدامًا وذا جدوى اقتصادية، غير أن استبدال البلاستيك القائم على الوقود الأحفوري بالبلاستيك الحيوي ما يزال يمثل تحديًا.

تقول الدكتورة أورورا ديل كارمن مونجيا-لوبيز، الباحثة المشاركة في الدراسة والأستاذة المساعدة بقسم الهندسة الكيميائية والبيولوجية في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة بافالو: “إن تحقيق الاستدامة في إدارة البلاستيك يتطلب مزيدًا من البحث والتطوير التكنولوجي. نحن بحاجة إلى مناهج شاملة، ودراسة متأنية لمزايا وعيوب كل نهج عبر دورة حياته الكاملة”.

وشاركها في تأليف المقال كلٌّ من الباحث ما بعد الدكتوراه زاتي سانشيز زاركو، وطالب الدكتوراه آلان أووسو بواتينج.

البلاستيك لا يزال لا يمكن الاستغناء عنه

يتسبب التخلص غير السليم من البلاستيك في تراكمه بالبيئة؛ إذ تُقدّر كمية البلاستيك الموجودة في المحيطات بنحو 150 مليون طن، فضلًا عن وجوده في جسم الإنسان، وقد رُبطت مكوناته بالإصابة بالسرطان، ومشكلات الجهاز التنفسي، والخصوبة، وتأخر النمو.

ومع ذلك، يظل البلاستيك جزءًا أساسيًا من الحياة الحديثة، فهو يُستخدم في التغليف، والإلكترونيات، والبناء، والمنسوجات. كما يحقق فوائد بيئية، مثل تقليل هدر الطعام، وتحسين كفاءة استهلاك الوقود في المركبات.

وتقول مونجيا-لوبيز: “القضاء على استخدام البلاستيك ليس خيارًا قابلاً للتطبيق حاليًا. نحن بحاجة إلى بدائل لإدارته بطريقة أكثر استدامة”.

المذيبات والذكاء الاصطناعي كحلول واعدة

من بين هذه البدائل، إعادة التدوير باستخدام المذيبات، والتي تسمح بمعالجة المواد المعقدة التي لا يمكن تدويرها بالطرق التقليدية. إذ تستطيع هذه المذيبات إذابة البوليمرات عالية النقاء داخل مجرى النفايات البلاستيكية، مما يسهل إزالة الشوائب.

تبرز المقالة دراسة أجرتها جامعة ويسكونسن ماديسون، شاركت فيها مونجيا-لوبيز، وتبيّن أن إعادة التدوير القائمة على المذيبات تُعد الخيار الاقتصادي الأفضل لمعالجة الفيلم البلاستيكي متعدد الطبقات المستخدم في تغليف بقايا القهوة.

وعلى الرغم من أن هذه الطريقة تُصدر انبعاثات دفيئة منخفضة نسبيًا، فإن التعديلات على العملية قد تؤدي إلى زيادتها بشكل ملحوظ. وقد أظهرت الدراسات أن استخدام التبريد لإعادة تشكيل البوليمرات أفضل من التسخين، من حيث تقليل الانبعاثات.

تقول مونجيا-لوبيز: “حتى في ظل هذه المعطيات، تبقى الانبعاثات الناتجة عن إعادة التدوير بالمذيبات أعلى من تلك الناتجة عن الطرق التقليدية، لذا فإن الجمع بين الطريقتين يبدو أكثر منطقية”.

كما تناولت المقالة دور الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي في إدارة النفايات البلاستيكية. فقد طوّر باحثون من جامعة ويسكونسن ماديسون نموذج فرز يُدعى “بلاستيك نت”، وحقق دقة تصنيف تجاوزت 87%، بل وصلت إلى 100% لبعض الأنواع.

من جهة أخرى، استخدمت فرق بحثية الذكاء الاصطناعي لتحليل تقنيات إعادة التدوير، عبر نماذج معالجة اللغة الطبيعية لاستخراج البيانات من الدراسات المنشورة.

وتضيف مونجيا-لوبيز: “نحن بحاجة إلى نماذج ذكاء اصطناعي تُراعي احتياجات سلاسل التوريد، بما يشمل تخطيط النقل، وتنسيق الأطراف المعنية، وتحليل السيناريوهات السياسية”.

التحدي المستمر: البلاستيك الحيوي

أما البلاستيك الحيوي، المصنوع من محاصيل مثل الذرة وقصب السكر، والقابل للتحلل عبر التسميد، فتبقى جدواه غير واضحة.

فرغم انخفاض انبعاثاته، يتطلب البلاستيك الحيوي مساحات واسعة من الأراضي وكميات كبيرة من المياه، مما قد يتسبب في منافسة مع إنتاج الغذاء. كما أن تطبيقه يتطلب مزيدًا من مرافق التسميد، ونظمًا فعالة لفصله عن البلاستيك التقليدي.

تقول مونجيا-لوبيز: “لا يمكن تقييم البلاستيك الحيوي إلا من خلال تحليل دورة حياته بالكامل، من استخراج المواد الخام وحتى نهاية عمره التشغيلي”.

وتتابع: “يجب أن تشمل الجهود المستقبلية في إدارة البلاستيك تحليلات شاملة على مستوى النظم لمواجهة هذا التحدي متعدد الأبعاد”.