تحويل البلاستيك إلى وقود نظيف.. ابتكار علمي يغير مستقبل الطاقة

البلاستيك جعل حياتنا أسهل، لكن متانته خلقت مشكلة بيئية عالمية، الأكياس والزجاجات والأغشية البلاستيكية تدوم لقرون، وتتحلل إلى جزيئات دقيقة تدخل التربة والمياه والهواء، وتصبح جزءًا من سلاسل الغذاء، مما يشكل مخاطر صحية.
كانت إعادة التدوير الحل المفترض، إلا أن كل دورة تجعل البلاستيك أضعف وأقل فائدة، بينما يستمر الإنتاج بالارتفاع.
هذا يخلق فائضًا من النفايات، ويعرف العلماء أن التدوير وحده لن يواكب المشكلة.

من البلاستيك إلى الوقود

في جامعة ديلاوير، اعتمد الباحثون زاوية جديدة، بدلًا من إعادة التدوير فقط، نظروا إلى البلاستيك كمصدر للوقود. في دراسة نشرت في مجلة Chem Catalysis، طوّر الفريق محفزًا يسرّع تحويل البلاستيك إلى وقود سائل مع إنتاج نواتج ثانوية أقل.
الدكتورة دونجشيا ليو، أستاذة الهندسة الكيميائية والهندسة الجزيئية الحيوية في الجامعة، قالت: “بدلًا من تراكم البلاستيك كنفايات، يتيح تحويله إلى وقود سائل ومواد كيميائية مفيدة حلًا أسرع وأكثر كفاءة وصديقًا للبيئة.”

الهيدروجين والطاقة البلاستيكية

أحد الأساليب البارزة هو “الهيدروجينوليسيس”، الذي يستخدم غاز الهيدروجين ومحفزًا لتفكيك البوليمرات، يمكن أن ينتج وقودًا للنقل أو الصناعة، لكن المحفزات التقليدية تواجه صعوبة في التعامل مع الجزيئات الكبيرة والمعقدة للبلاستيك، مما يقلل من كفاءة التحويل ويزيد من النواتج الغازية الضارة.

MXenes نانوهيكل مبتكر

توجه فريق ديلاوير إلى نانومواد تُعرف باسم MXenes، وهي طبقات رقيقة عادة ما تتكدس بإحكام.
أضاف الفريق أعمدة من السيليكا لفصل هذه الطبقات، ما أتاح للبلاستيك التفاعل بشكل أفضل مع المحفز، وسرّع التحويل، وقلل من النواتج غير المرغوبة.

اختبار البلاستيك كمصدر للوقود

جرّب الباحثون البلاستيك منخفض الكثافة (LDPE) المستخدم في الأكياس والأغشية، مع غاز الهيدروجين ومحفز MXene المعدل بالروديوم.
تحت الحرارة، تحول البلاستيك إلى سائل شبه شراب، وأظهر المحفز معدلات تحويل أسرع مرتين مقارنة بالدراسات السابقة، مع توجيه التفاعل لإنتاج الوقود السائل بدلًا من الميثان الغازي

.

تصميم مستقر ووقود أنظف

الهيكل المفتوح لـ MXene ثبت نانو جسيمات الروديوم، حافظ على نشاطها وانتقائيتها، ما عزز سرعة التحويل وجودة الوقود الناتج.
تقول ليو: “تمكنا من إنتاج مادة تُسرّع التحويل وتحسن جودة الوقود، مبرزين إمكانات المحفزات النانوية المصفوفة لتعزيز إعادة استخدام البلاستيك.”
الخطوة التالية للفريق هي تحسين المحفزات وتطوير نسخ تناسب أنواعًا مختلفة من البلاستيك، بالتعاون مع شركاء صناعيين لتوسيع العملية.
الهدف طويل المدى هو تحويل النفايات البلاستيكية إلى وقود ومواد كيميائية قيمة تدعم المجتمعات وتحد من التلوث.

البلاستيك كمصدر للطاقة المستقبلية

لطالما ارتبط البلاستيك بالنفايات، لكن هذا البحث يظهر أنه يمكن أن يتحول إلى مورد.
إذا نجحت محفزات MXene المصفوفة في التوسع خارج المختبر، فقد تغذي الأكياس والأغشية المهملة مستقبل الطاقة بدلًا من تلويث البيئة.
شارك في هذا المشروع خبراء من جامعة ميريلاند، ومختبر أوك ريدج الوطني، ومركز تطوير القدرات القتالية للجيش الأمريكي، والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، ما يبرز أهمية التعاون بين المؤسسات لمواجهة التحديات البيئية المعقدة.