لتسخيرها في تطبيقات متعددة
تقنية رائدة تحوّل النفايات البلاستيكية إلى... بطاريات
في دراسة تعاونية حديثة نُشرت في مجلة «المواد الكربونية المستدامة»، أعلن باحثون صينيون عن إمكانية تحويل النفايات البلاستيكية إلى مواد كربونية عالية القيمة لتسخيرها في تطبيقات متعددة، بما في ذلك حلول تخزين الطاقة. وركّزت الدراسة التعاونية على تحويل مشكلة النفايات البلاستيكية العالمية إلى مصدر موارد قيّم، وهو ما أشاد به البروفيسور يان تشين، المؤلف المشارك من «جامعة جنوب الصين للتكنولوجيا».
وأوضح تشين، أن هذا المسار يُعدّ واعداً نحو تحقيق اقتصاد كربوني دائري، مشيراً إلى أن تحويل النفايات البلاستيكية إلى مواد كربونية وظيفية يمكن أن يساعد في سد الفجوة بين مكافحة التلوث والطاقة المتجددة. وكشفت «الأمم المتحدة» أن أكثر من 440 مليون طن من البلاستيك تُنتج سنوياً، نصفها مصمم للاستخدام الواحد، بينما ينتهي أكثر من 12 مليون طن من هذه النفايات في البحيرات والأنهار والمحيطات، الأمر الذي يهدد الحياة البحرية والبشر على حد سواء.
ولسوء الحظ، تفشل جهود إعادة التدوير العالمية في استعادة معظم هذه النفايات. وتشمل طرق التخلص من البلاستيك إعادة التدوير الميكانيكي والحرق والطمر، لكن أقل من 10 في المئة من هذه النفايات يعاد تدويرها فعلياً، بينما تؤدي بعض الطرق الأخرى إلى تلوث ثانوي.
وراجعت الدراسة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للأنواع الرئيسية من البلاستيك المستخدم عبر الصناعات، بما في ذلك البولي إيثيلين والبولي بروبيلين وكلوريد البولي فينيل وبولي إيثيلين تيريفثاليت والبوليسترين، واستكشفت حالات الاستخدام القابلة للتطبيق لهذه المواد للمساعدة في تقليل التلوث البيئي.
وباستخدام العمليات التقليدية والتقنيات الناشئة، أسفرت الأبحاث عن إمكانية إنشاء مواد كربونية مفيدة للغاية من هذه النفايات.
وتشمل هذه المخرجات القيّمة أنابيب الكربون النانوية والغرافين والكربون المسامي وكرات الكربون وصفائح الكربون النانوية ونقاط الكربون الكمومية والكربون اللين.
وكشفت الدراسة أيضاً عن أن تحويل النفايات البلاستيكية إلى مواد كربونية عالية القيمة يمثل مساراً فعالاً ومنخفض التكلفة لإنشاء منتجات ذات قيمة اقتصادية وبيئية أعلى من الطرق التقليدية لإعداد الكربون.
وأشارت نتائج الدراسة إلى أن المنتجات الكربونية المشتقة من البلاستيك تمتلك عادة هيكلية مسامية قابلة للتعديل وكيمياء سطحية قابلة للتحوير وقدرات ممتازة على نقل الشحنات، وهو الأمر الذي يجعلها مناسبة بشكل استثنائي للتطبيقات في المجالات البيئية والطاقة.
وكانت زجاجات البلاستيك من نوع «بي إي تي» مفيدة بشكل خاص لامتصاص وحجز ثاني أكسيد الكربون، وهو ما يوفر أداة بيئية ممتازة للمساعدة في تقليل التلوث المسبب للاحترار الكوكبي من الغلاف الجوي.
وكانت هناك أيضاً فوائد معالجة بيئية للمواد الكربونية المشتقة من النفايات البلاستيكية، بما في ذلك القدرة على إزالة المضادات الحيوية والملوثات المعدنية الثقيلة التي يمكن أن تضر بالنظم البيئية.
وتُعدّ مواد الأقطاب الكهربائية القائمة على الكربون المشتقة من النفايات البلاستيكية مهمة بشكل خاص لتطوير التقنيات الخضراء، مثل بطاريات أيونات الليثيوم، وعندما استُخدمت هذه المواد كأنودات لبطاريات الليثيوم، أظهرت ثلاث مزايا رئيسية هي الحركية المحسّنة والواجهات المستقرة والمتانة الهيكلية، وهو ما يمكن أن يساعد في تحسين أداء البطاريات ودفع الابتكار للمركبات الكهربائية وأنظمة تخزين البطاريات.
