تبدیل زباله‌های پلاستیکی به گاز هیدروژن و نانولوله‌های کربنی

تیمی ‌از پژوهشگران انگلستان و چین و عربستان فرایندی برای تبدیل ضایعات پلاستیکی به گاز هیدروژن و نانولوله‌های کربنی ایجاد کرده‌اند. نتایج و روند کار این مطالعه در مجله‌ی Nature Catalysis منتشر شده است‌.

تولید و استفاده مدام از پلاستیک در طول نیم‌قرن اخیر مشکل بزرگ زیست‌محیطی برای جهان ایجاد کرده است. درحال‌حاضر، بیشتر ۴٫۹ میلیارد تن زباله‌ی پلاستیکی در سراسر جهان تولید می‌شود که براساس پیش‌بینی‌ها، تخمین زده می‌شود این مقدار تا سال ۲۰۵۰ به حدود ۱۲ میلیارد تن برسد. علاوه‌براینکه زباله‌های پلاستیکی در محل‌های دفن زباله انباشته می‌شوند، مقادیر زیادی از آن‌ها نیز به محیط‌زیست راه پیدا می‌کنند که وضعیت آب‌و‌هوایی و سایر عوامل محیطی آن‌ها را می‌شکنند و ریزپلاستیک‌ها یا آلودگی‌های میکروپلاستیکی حاصل در دریاچه‌ها‌ و رودخانه‌ها و تمام اقیانوس‌های جهان پراکنده می‌شوند که می‌توانند به گیاهان و حیات‌وحش آسیب‌های جبران‌ناپذیری وارد کنند.

یکی از عوامل مهم ایجاد آلودگی پلاستیکی‌، فقدان راهی برای بازیافت آن است. در این مطالعه‌، پژوهشگران با استفاده از شیوه‌ی ابداعی‌شان توانستند با بازیافت پلاستیک‌های مصرفی متداول، آن‌ها را به منبع انرژی و تولیدکننده‌ی نانولوله‌ی کربنی قابل‌استفاده تبدیل کنند.

فرایندی که در این مطالعه به‌کار گرفته شد، شامل پودرکردن نمونه‌های پلاستیکی است که با استفاده از مایکروویوهایی به‌همراه اکسیدآلومینیوم و اکسیدآهن به‌عنوان کاتالیست انجام می‌شود. مخلوط ریزپلاستیک‌ها و کاتالیست‌ها زیر تابش مایکروویو قرار می‌گیرد و حجم زیادی گاز هیدروژن و مواد کربن‌دار تولید می‌کند که عمده‌ی آن‌ها نانولوله‌های کربنی هستند. مایکروویو اجازه می‌دهد کاتالیست‌ها بدون گرم‌کردن پلاستیک‌ها گرم شوند؛ درحالی‌که‌ کاتالیست‌ها پلاستیک‌ها را به‌طور تصادفی گرم می‌کنند. این روش از واکنش‌های جانبی ناخواسته جلوگیری می‌کند که باعث کارایی بیشتر فرایند می‌شود.

پژوهشگران این مطالعه گزارش کردند که این فرایند تبدیل فقط ۳۰ تا ۹۰ ثانیه زمان می‌برد و به بازیابی ۹۷ درصد هیدروژن موجود در پلاستیک منجر می‌شود. علاوه‌بر‌این‌، نانولوله‌های کربنی تولید‌شده در این روش از کیفیت کافی برای استفاده در کاربردهای دیگر برخوردار هستند. آن‌ها به این نکته نیز اشاره کردند که درحال‌حاضر، برنامه‌های کاربردی گسترده دیگری نیز وجود دارند که در آن‌ها از مایکروویو در مقیاس تجاری استفاده می‌شود و این احتمال وجود دارد که چنین روش بازیافتی برای بازیافت پلاستیک در مقیاس وسیع امکان‌پذیر باشد.

مشکلاتی درباره‌ی افزایش پردازش مایکروویو در مقیاس‌های بزرگ وجود دارد. تیانکون شیائو، یکی از نویسندگان اصلی مقاله از دانشگاه آکسفورد می‌گوید:

از فرایندهای مایکروویو صنعتی در مقیاس بزرگ پیش‌تر در معادن و صنایع غذایی و صنایع پتروشیمی استفاده شده است؛ بنابراین، این امر ممکن است مانع بزرگی نباشد. تیم ما مشغول کار روی مقیاس‌گذاری این روش برای استفاده‌های صنعتی است.

این نوع جدید از کاتالیز می‌تواند به‌عنوان راهی برای خارج‌شدن از بحران آلودگی پلاستیکی فعلی و مسیری به‌سمت اقتصاد مبتنی‌بر استفاده از هیدروژن به‌عنوان سوخت پاک، به‌ویژه برای کشورهای در‌حال‌توسعه به‌کار گرفته شود. در‌صورت کنترل‌نشدن آلودگی پلاستیکی‌، فاجعه‌ای در آینده جهان رخ می‌دهد که تنها با این گونه پژوهش‌ها می‌توان از بروز آن جلوگیری و بحران آلودگی پلاستیکی را مدیریت کرد.