تحويل نفايات البلاستيك ومخلفات الذرة والقطن إلى فحم نباتي يحسن التربة الزراعية ويلتقط الكربون

اقترب العلماء من إيجاد استخدام لمئات الملايين من الأطنان من النفايات البلاستيكية المنتجة كل عام، والتي غالبًا ما تؤدي إلى مقالب القمامة وانسداد الترع والأنهار وتلويث البحار والمحيطات.

في دراسة حديثة، قامت كندي ليسيل عبد العزيز، الأستاذة المساعدة في جامعة كاليفورنيا للهندسة الكيميائية والبيئية، وزملاؤها بتفصيل طريقة لتحويل النفايات البلاستيكية إلى شكل مسامي للغاية من الفحم، أو الفحم الذي تبلغ مساحته حوالي 400 متر مربع، متر لكل جرام من الكتلة.

مثل هذا الفحم النباتي يلتقط الكربون ويمكن إضافته إلى التربة لتحسين احتباس الماء في التربة وتهوية الأراضي الزراعية، يمكنه أيضًا تسميد التربة لأنها تتحلل بشكل طبيعي، وحذرت عبد العزيز من أن هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به لإثبات فائدة مثل هذا الفحم في الزراعة.

الكربنة الحرارية المائية

تم تطوير عملية تحويل البلاستيك إلى الفحم في كلية الهندسة مارلان وروزماري بورنز التابعة لجامعة كاليفورنيا في ريفرسايد، وقد اشتمل على خلط نوع من نوعين شائعين من البلاستيك مع مخلفات الذرة – بقايا السيقان والأوراق والقشور والكيزان – والتي تُعرف مجتمعة باسم “حطب الذرة”، تم بعد ذلك طهي الخليط باستخدام ماء ساخن مضغوط بدرجة عالية، وهي عملية تعرف بالكربنة الحرارية المائية.

تم إنتاج الفحم عالي المسامية باستخدام البوليسترين، والبلاستيك المستخدم في تغليف الستايروفوم، والبولي إيثيلين تيريفثاليت، أوPET ، وهي المادة المستخدمة بشكل شائع لصنع زجاجات المياه والصودا، من بين العديد من المنتجات الأخرى.

الدراسة السابقة

اتبعت الدراسة جهدًا سابقًا ناجحًا لاستخدام حطب الذرة، وحده لصنع الفحم النشط المستخدم في تصفية الملوثات من مياه الشرب، في الدراسة السابقة، كان الفحم المصنوع من حطب الذرة وحده المنشط بهيدروكسيد البوتاسيوم قادرًا على امتصاص 98٪ من الفانيلين الملوث من عينات مياه الاختبار.

في دراسة المتابعة، أرادت عبد العزيز، وزملاؤها معرفة ما إذا كان الفحم النشط المصنوع من مزيج من حطب الذرة، والبلاستيك يمكن أن يكون أيضًا وسيلة فعالة لمعالجة المياه. إذا كان الأمر كذلك، يمكن إعادة توجيه النفايات البلاستيكية لتنظيف تلوث المياه، لكن الفحم المنشط المصنوع من الخليط امتص فقط حوالي 45% من الفانيلين في عينات مياه الاختبار- مما يجعله غير فعال لتنظيف المياه، على حد قولها.

وقالت “نعتقد أنه لا يزال هناك بعض البلاستيك المتبقي على سطح المواد، مما يمنع امتصاص بعض جزيئات (الفانيلين) على السطح”.

ومع ذلك، فإن القدرة على صنع فحم مسامي للغاية من خلال الجمع بين النفايات البلاستيكية والكتلة الحيوية النباتية يعد اكتشافًا مهمًا، كما هو مفصل في الورقة، “التأثيرات التآزرية والمضادة للانحلال الحراري المشترك للبلاستيك وحبوب الذرة ومخلفات القطن الإنتاج الفحم والكربون المنشط ” .

نشرت في مجلة ACS Omega المؤلف الرئيسي هو مارك جيل، طالب دكتوراه في جامعة كاليفورنيا، ومحاضر في كلية هارفي مود، الطالب الجامعي بيتر نجوين هو مؤلف مشارك وعبد العزيز هو المؤلف المراسل.

وقالت عبد العزيز “يمكن أن يكون فحم حيوي مفيد للغاية لأنه مادة ذات مساحة سطحية عالية جدا”، “لذا، إذا توقفنا عند الفحم ولم نجعله يتحول إلى الكربون المنشط، أعتقد أن هناك الكثير من الطرق المفيدة التي يمكننا استخدامها.”

إعادة تدوير البلاستيك المستعمل يكلف أكثر

البلاستيك هو في الأساس شكل صلب من البترول الذي يتراكم في البيئة، حيث يلوث ويشتبك ويخنق ويقتل الأسماك والطيور والحيوانات الأخرى التي تتناوله عن غير قصد، يتحلل البلاستيك أيضًا إلى جزيئات دقيقة يمكن أن تدخل إلى أجسامنا، وتتلف الخلايا أو تحفز التفاعلات الالتهابية والمناعة.

فإن إعادة تدوير البلاستيك المستعمل يكلف أكثر من تكلفة صنع بلاستيك جديد من البترول.

يتبع البحث نهجًا مختلفًا لإعادة التدوير، إنه مكرس لإعادة منتجات النفايات الضارة مثل البلاستيك ونفايات الكتلة الحيوية النباتية إلى الاقتصاد عن طريق إعادة تدويرها إلى سلع قيمة.

قالت: “أشعر أن لدينا نهجًا لا أدريًا لإعادة تدوير البلاستيك عندما يمكنك رميها (مع الكتلة الحيوية) واستخدام الفحم لتحسين التربة”، “هذا ما نفكر فيه”.

تابعنا على تطبيق نبض