در جهان سالانه بیش از 460 میلیون تُن پلاستیک تولید می شود و این موضوع به یک مشکل زیست محیطی ویرانگر تبدیل شده است. چین ممکن است پاسخی برای این چالش پیدا کرده باشد.

به گزارش ایسنا، هر سال بیش از 460 میلیون تُن پلاستیک در سراسر جهان تولید می شود و مقاومت این ماده در برابر تجزیه، نگرانی های فزاینده ای را درباره اثرات زیست محیطی آن برانگیخته است.

به نقل از ساوث چاینا مورنینگ پست، روش های سنتی دفع پلاستیک یعنی سوزاندن و دفن در محل های دفن زباله نه تنها هدررفت منابع به شمار می روند، بلکه آلودگی بسیار زیادی نیز ایجاد می کنند. با این حال، اکنون یک روش شیمیایی جدید که پلاستیک های دورریخته شده را به سوخت هوانوردی تبدیل می کند، به عنوان راهکاری امیدوارکننده و به طور بالقوه کم هزینه در حال ظهور است.

پژوهشگران چینی فناوری ای را پیشنهاد کرده اند که می تواند زباله های پلاستیکی را با هزینه ای پایین به سوخت هوانوردی تبدیل کند.

این پژوهش که توسط گروهی مشترک از مؤسسه پژوهش های پیشرفته شانگهای وابسته به آکادمی علوم چین و دانشگاه فودان انجام شده است، بر فرآیند هیدروژنولیز پلی اولفین ها استوار است. این واکنش در شرایط نسبتا ملایم انجام می شود و قابلیت تنظیم انتخاب پذیری محصولات را فراهم می کند؛ به گونه ای که پژوهشگران می توانند فرآیند تبدیل را به سمت تولید محدوده های هیدروکربنی موردنظر هدایت کنند.

پلی اولفین ها که عمدتا شامل پلی اتیلن و پلی پروپیلن هستند، بیش از 60 درصد زباله های پلاستیکی را تشکیل می دهند و دارای زنجیره های بلند هیدروکربنی هستند که اگر شکسته شوند، می توانند به هیدروکربن های C8 تا C16 تبدیل شوند؛ هیدروکربن هایی که ستون فقرات سوخت هوانوردی را تشکیل می دهند.

با این حال، پلی اولفین ها بسیار پایدار هستند؛ به این معنا که به آسانی وارد واکنش های شیمیایی نمی شوند.

در قلب این فرایند شیمیایی، کاتالیزورهای فلزی قرار دارند که جایگاه های فعال لازم را برای شکستن انتخابی و بازآرایی پیوندهای کربن-کربن فراهم می کنند. با این وجود، یک چالش اساسی مدت ها است که این مسیر را با مشکل مواجه کرده است.

در فرآیند هیدروژنولیز پلی اولفین ها، پیوندهای کربن-کربن انتهایی که در دو سر زنجیره های مولکولی قرار دارند، بسیار آسان تر از پیوندهای داخلی شکسته می شوند و همین امر عمدتا به تولید محصولات جانبی گازی مانند متان، به جای سوخت های مایع موردنظر منجر می شود.

این گروه پژوهشی با تکیه بر مطالعاتی که از سال 2023 آغاز شده بود، مسیر واکنشی مناسبی را برای تجزیه هدفمند پلی اولفین ها به اجزای سوخت جت C8 تا C16 ایجاد کرد. آن ها یک گام فراتر رفتند و کاتالیزور جدیدی حاوی کبالت و نیکل ساختند.

افزودن کبالت، وضعیت الکترونیکی داخلی نیکل را به طور دقیق تنظیم می کند و کارایی کاتالیزوری آن را در فعال سازی هیدروژن و شکستن زنجیره های بلند کربنی افزایش می دهد؛ در عین حال از خرد شدن بیش از حد زنجیره ها که می تواند ترکیب محصولات را نامطلوب کند، جلوگیری می کند.

در نتیجه، این کاتالیزور طبق نتایج مطالعه، عملکرد بسیار خوبی در هدایت واکنش به سمت تولید هیدروکربن های با اندازه متوسط C8 تا C16 از خود نشان داد.

این فرآیند در شرایط ملایم، بازده مایع چشمگیر 82.3 درصدی و انتخاب پذیری بالای 79 درصدی به دست آورد.

نکته مهم این است که برخلاف روش های پیشین که به فلزات گران بهای پرهزینه متکی بودند و صنعتی سازی آن ها دشوار بود، هر دو عنصر نیکل و کبالت فراوان و مقرون به صرفه هستند؛ مزیتی که برای هرگونه استفاده گسترده در مقیاس صنعتی در آینده حیاتی است.

با این حال، چالش های عملی همچنان باقی است. داده های عملکردی این فناوری هنوز در مقیاس آزمایشگاهی باقی مانده و برای توسعه این فرآیند در راکتورهای صنعتی، کارهای بسیار بیشتری لازم است. همچنین پیش تیمار مناسب مواد اولیه حاصل از زباله های پلاستیکی ضروری خواهد بود، زیرا ناخالصی ها می توانند به راحتی کاتالیزور را مسموم کرده و باعث غیرفعال شدن سریع آن شوند.

علاوه بر این، ارزیابی چرخه عمر نشان می دهد که اگر این فرآیند با انرژی های تجدیدپذیر تأمین شود، می تواند انتشار گازهای گلخانه ای را در مقایسه با روش های متداول تولید تا 80 درصد کاهش دهد. این موضوع، ظرفیت بالای این فناوری را هم برای افزایش ارزش زباله های پلاستیکی و هم برای پیشبرد فناوری هایی که از انرژی سبز بهره می برند، نشان می دهد.