تبدیل زباله به سوخت جت در چین

به گزارش خبرآنلاین، به نقل از دیجیاتو، تولید سالانه پلاستیک در سراسر جهان اکنون از مرز ۴۶۰ میلیون تن فراتر رفته است. در این میان، خانواده پلی‌الفین‌ها، یعنی پلاستیک‌های به‌کاررفته در تولید کیسه‌های خرید و بطری‌های شوینده، بخش عمده‌ای از این زباله‌های تجزیه‌ناپذیر را تشکیل می‌دهند. پلاستیک‌ها و سوخت‌های فسیلی از نظر ساختار پایه شیمیایی شباهت بسیار زیادی دارند، زیرا هر دو از زنجیره‌های مولکولی بلند کربن و هیدروژن یا همان پلیمرها ساخته شده‌اند.

تبدیل دوباره پلاستیک به سوخت درواقع نوعی مهندسی معکوس شیمیایی است که در آن با استفاده از حرارت و کاتالیزورها این زنجیره‌های طویل به مولکول‌های کوتاه‌تر سوخت برش می‌خورند. سوخت جت عمدتاً از هیدروکربن‌های حاوی ۸ تا ۱۶ اتم کربن (C۸–C۱۶) تشکیل می‌شود که به آن‌ها آلکان می‌گویند. تلاش‌های قبلی برای تبدیل پلاستیک به سوخت مایع چالش‌های مختلفی داشت، چرا که پیوندهای انتهایی زنجیره مولکولی سریع‌تر می‌شکستند و در نتیجه به‌جای سوخت مایع مورد نیاز هواپیماهای تجاری، عمدتاً گاز متان تولید می‌شد.

پژوهشگران دانشگاه فودان با همکاری مؤسسه تحقیقات پیشرفته شانگهای با طراحی کاتالیزوری اختصاصی متشکل از دو عنصر کبالت و نیکل بر این مشکل غلبه کردند. در این ترکیب جدید، فلز کبالت حالت الکترونیکی داخلی نیکل را تنظیم می‌کند. این تغییر ساختاری به کاتالیزور امکان می‌دهد تا با کارایی بسیار بالایی هیدروژن را فعال کند و پیوندهای کربنی میانی پلاستیک را به صورت انتخابی بشکند.

این فرایند زنجیره‌های مولکولی را به ابعاد هیدروکربن‌های متوسط تبدیل می‌کند و مانع از تجزیه بیش‌ازحد آن‌ها و تولید گاز می‌شود. نتایج آزمایشگاهی نشان می‌دهند این واکنش تحت شرایط ملایم به بازدهی بالای مایع تا میزان ۸۲.۳ درصد دست یافته و گزینش‌پذیری آن برای تولید آلکان‌های استاندارد هوانوردی حدود ۷۹ درصد بوده است.

استفاده از کبالت و نیکل مزیت صنعتی بسیار بزرگی دارد، زیرا هر دو عنصر در طبیعت فراوان و بسیار ارزان‌قیمت هستند. روش‌های قبلی عمدتاً متکی بر فلزات گران‌بها مانند پلاتین یا روتنیوم بودند که تجاری‌سازی آن‌ها را غیرممکن می‌کرد.

ارزیابی چرخه زیستی این فرایند شیمیایی نشان می‌دهد که در صورت تأمین انرژی مورد نیاز از منابع تجدیدپذیر، این روش می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای را در مقایسه با روش‌های قدیمی تولید سوخت‌های فسیلی تا ۸۰ درصد کاهش دهد. این کاهش آلایندگی ارزش افزوده زیادی برای بازیافت پسماندهای پلیمری ایجاد می‌کند.

با وجود موفقیت‌های چشمگیر آزمایشگاهی، این فناوری هنوز آماده تجاری‌سازی کامل در مقیاس صنعتی نیست. انتقال فرایندی که درون بالن آزمایشگاهی کار می‌کند به رآکتورهای غول‌پیکر صنعتی چالش‌های مهندسی پیش‌بینی‌نشده‌ای دارد. علاوه‌براین، پسماندهای پلاستیکی در دنیای واقعی کثیف و ناخالص هستند.

۵۸۵۸