تحويل البلاستيك إلى حمض باستخدام الحديد والشمس

ابتكر باحثون من جامعة "واترلو" الكندية طريقة ضوئية لتحويل النفايات البلاستيكية إلى حمض الأسيتيك، وهو المكون الرئيسي في الخل، إذ تعمل هذه الطريقة باستخدام الطاقة الشمسية فقط وفي بيئة مائية، مما يجعلها أكثر صداقة للبيئة.

وتمثل هذه التقنية نهجا جديدا لإعادة استخدام النفايات البلاستيكية بطريقة مستدامة دون إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي.

وتعتمد العملية على استخدام محفّز حديدي مصمم خصيصا يعمل بالطاقة الشمسية، حيث يتم تفكيك البلاستيك على المستوى الجزيئي وتحويله إلى منتج ذي قيمة صناعية.

ابتكر الفريق نظاما ضوئيا متسلسلا مستوحى من العمليات الحيوية في الطبيعة، يعتمد على ذرات حديد منفردة مدمجة داخل مادة كربون نيتريد، وعند تعرض هذا النظام لأشعة الشمس، يبدأ سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تحول البوليمرات البلاستيكية الشائعة إلى حمض الأسيتيك بكفاءة وانتقائية عالية.

وأوضح الباحثون أن هذا  النظام يمكن أن يساعد في معالجة الميكروبلاستيك مباشرة في البيئات المائية، بدلا من الاقتصار على تصفيته أو جمعه فقط ، كما أثبتت التقنية فعاليتها في معالجة خليط من النفايات البلاستيكية، وهو عنصر أساسي لتطبيقها على نطاق واسع في الواقع العملي.

يعتمد الابتكار على مواقع نشطة مكوّنة من ذرات حديد منفردة موزعة داخل إطار كربون نيتريد، ويساعد هذا التصميم في تحسين التحكم بالتفاعل وزيادة كفاءته تحت ضوء الشمس، ما يتيح إنتاج حمض الأسيتيك بدقة دون تكوين نواتج جانبية غير مرغوبة.

ويعد حمض الأسيتيك مادة أساسية في الصناعات الغذائية والكيميائية وأنظمة الطاقة، ما يجعل تحويل النفايات البلاستيكية إلى هذا المركب خطوة مهمة لإضافة قيمة اقتصادية إلى عملية إعادة التدوير، وأجرى الباحثون تحليلا اقتصاديا وتقنيا لتقييم إمكانية التطبيق التجاري، وأشارت النتائج إلى أن الفوائد الاقتصادية والاجتماعية لهذه التقنية واعدة.

وأكد الفريق أن استخدام الطاقة الشمسية المجانية والمتوفرة على نطاق واسع يمثل ميزة بيئية كبيرة، لأنه يسمح بتفكيك التلوث البلاستيكي دون زيادة الانبعاثات الكربونية، ورغم أن النظام لا يزال في مرحلة المختبر، يرى الباحثون أنه يمكن تحسينه وتوسيع نطاقه مستقبلا من خلال تطوير المواد وتقنيات التصنيع.