6 دقیقه
از آلودگی پلاستیک تا جذب کربن
شیمیدانان دانشگاه کپنهاگ فرآیند بازیافت شیمیایی جدیدی توسعه داده‌اند که PET دور ریخته‌شده (پلی‌اتیلن ترفتالات) — همان پلیمر مورد استفاده در بطری‌ها، پارچه‌ها و بسته‌بندی‌ها — را به یک جاذب CO2 جدید به نام BAETA تبدیل میکند. این روش، PET با کیفیت پایین یا فرسوده را که بازیافت آن دشوار است، مجدداً کاربرد داده و آن را به ماده‌ای پودری با سطح مهندسی‌شده تبدیل میکند که قادر به اتصال شیمیایی دیاکسیدکربن است. نتیجه، پرداختن همزمان به دو بحران زیستمحیطی مرتبط است: آلودگی پایدار پلاستیک و افزایش CO2 جو.
تیم دانشگاه کپنهاگ گزارش می‌دهد که ماده BAETA با کارایی قابل مقایسه با مواد جذب کربن مورد استفاده در صنعت، CO2 را جذب میکند، در حالی که از شرایط شیمیایی ملایمتر بهره می‌برد و فرایندی سازگار با مقیاسپذیری ارائه می‌دهد. به جای رها شدن PET و تبدیل آن به میکروپلاستیکها در خاک‌ها و اقیانوس‌ها، این روش از این ضایعات به‌عنوان خوراک برای فناوری‌های مدیریت کربن صنعتی استفاده میکند.
شیمی و سازوکار: چگونه PET به یک جاذب CO2 تبدیل میشود
در سطح شیمیایی، PET از نظر وزنی غنی از کربن است و ویژگی‌های ساختاری‌ای دارد که می‌توان آن‌ها را بازسازی و به جاذب‌های کاربردی تبدیل کرد. پژوهشگران زنجیره‌های پلیمری PET را به واحدهای کوچکتری تجزیه کرده و ماده را با اتیلن‌دی‌آمین functionalize می‌کنند؛ ترکیبی آمینی که به‌خوبی با CO2 واکنش می‌دهد. گروههای آمینی با CO2 واکنش می‌دهند و کاربامات‌ها یا گونه‌های مرتبط را تشکیل می‌دهند، که جذب شیمیایی را ممکن می‌سازد نه صرفاً جذب فیزیکی. بنابراین ماده BAETA یک جاذب شیمیایی فعال است: CO2 را به طور مؤثر پیوند می‌دهد و مهم‌تر این‌که هنگام گرم کردن آزاد میشود تا جاذب قابل احیا باشد.
گزارش شده که سنتز تحت شرایط نسبتاً ملایم انجام میشود، از جمله دماهای محیطی در مراحل کلیدی تبدیل، که در مقایسه با برخی فرایندهای پرمصرف حلال یا دمای بالا، ورودی انرژی را کاهش می‌دهد. محصول نهایی یک پودر قابل پلتسازی است که می‌توان آن را به واحدهای مدولار برای تصفیه دودکش‌های صنعتی یا کاربردهای دیگر جذب تبدیل کرد.
عملکرد، دوام و یکپارچگی صنعتی
پژوهشگران دانشگاه گزارش می‌دهند که BAETA ظرفیت جذب خود را در چرخههای متعدد حفظ میکند و طیف گستردهای از دماها را تحمل مینماید — از نزدیکی دمای اتاق تا حدود 150°C مؤثر است. آن تحمل حرارتی آن را برای نصب در انتهای دودکش‌ها و جریان‌های خروجی صنعتی مناسب می‌سازد، جایی که گازهای خروجی هنوز گرم هستند.
هنگامی که BAETA با CO2 اشباع میشود، دِسورپشن حرارتی — یک مرحله گرمایشی کنترلشده — CO2 متمرکز را آزاد میکند تا برای ذخیره‌سازی یا تبدیل به محصولات با ارزش از طریق فرایندهای Power-to-X گرفته شود. تیم چشم‌انداز استفاده اولیه در واحدهای جذب کربن در محل صنعت را ترسیم میکند که دود خروجی را از طریق ماژول‌های پرشده با BAETA عبور می‌دهند تا پیش از انتشار به جو، CO2 برداشته شود.
قابلیت مقیاسپذیری و چشم‌انداز اقتصادی
این فرایند روی ضایعات PET هدف‌گذاری میکند که بازیافت اقتصادی ندارند — پلاستیکهای تغییررنگ‌یافته، آلوده یا بسیار فرسوده که در حال حاضر در محل‌های دفن زباله و اقیانوس‌ها انباشته می‌شوند. با استفاده از آن خوراک کم‌ارزش، فناوری میتواند انگیزه اقتصادی برای جمعآوری پلاستیکهای آلوده ایجاد کند. پژوهشگران در حال پیشبرد مقیاسپذیری برای تولید BAETA در بچ‌های تنی هستند و به دنبال سرمایه‌گذاری برای انتقال از نمایش‌های آزمایشگاهی به پیلوت‌های تجاری‌اند. از آنجا که تبدیل تحت شرایط ملایم قابل انجام است، مسیر مقیاسپذیری صنعتی از نظر فنی نسبت به ساخت جاذب‌های پرمصرف انرژی ساده‌تر به نظر می‌رسد.
پیامدهای زیستمحیطی و سازگاری با بازیافت
این روش در نظر گرفته شده تا مکمل بازیافت سنتی باشد، نه جایگزین آن. تولید BAETA اولویت را به جریان‌های PET می‌دهد که برای بازیافت مکانیکی نامناسب‌اند و از رقابت با جریان‌های باکیفیت برای پلاستیکهای قابل استفاده مجدد یا مواد غذایی جلوگیری میکند. تبدیل PET استخراج‌شده از دریا و PET فرسوده به ماده‌ای که CO2 را حذف میکند میتواند هم بار میکروپلاستیکها در سیستم‌های دریایی را کاهش دهد و هم خدمتی برای کاهش تغییرات اقلیمی ارائه دهد.
تیم همچنین به سود دوگانه اشاره میکند: پاکسازی آلودگی پلاستیک از محیطهای طبیعی و فراهم آوردن راهی برای جذب و تمرکز CO2 جهت ذخیره یا استفاده. در صورت پذیرش گسترده، این رویکرد میتواند اقتصاد پاکسازی پلاستیک را با افزودن ارزش اقلیمی مستقیم به ضایعات بازیافتی تغییر دهد.
نظر خبره دکتر آنیکا شارما، مهندس شیمی و متخصص جذب کربن: "تبدیل PET کم‌ارزش به یک جاذب شیمیایی فعال نمونه‌ای هوشمندانه از مهندسی شیمی مدور است. شاخص‌های کلیدی که باید هنگام مقیاسپذیر شدن فناوری پایش شوند شامل انرژی مورد نیاز برای احیا، عمر جاذب در شرایط واقعی گازهای دودکش (با رطوبت و آلاینده‌های رایج) و هزینه جمعآوری خوراک است. اگر این موارد همگرا شوند، BAETA میتواند به‌طور مؤثری پل بین بازارهای مدیریت پسماند و جذب کربن ایجاد کند."
گام‌های بعدی و اولویت‌های پژوهشی
نویسندگان تأکید می‌کنند که کار فنی فوری شامل مقیاس تولید، اعتبارسنجی چرخههای بلندمدت تحت ترکیبات گاز صنعتی (از جمله رطوبت و آلاینده‌های رایج) و یکپارچه‌سازی ماژول‌های BAETA با سیستم‌های خروجی موجود است. تصمیمات سیاستی و سرمایه‌گذاری تعیین‌کننده خواهد بود: پذیرش نیازمند سرمایه برای نصب‌های آزمایشی و چارچوب‌های قانونی است که حذف کربن انجام‌شده با مواد بازیافتی را به رسمیت بشناسد.
نتیجه‌گیری
تبدیل ضایعات مشکل‌ساز PET به BAETA نشان‌دهنده یک مسیر امیدوارکننده برای پرداخت همزمان به آلودگی پلاستیک و حذف کربن است. شیمی — تجزیه زنجیره‌های پلیمری و functionalize کردن ماده با گروههای آمینی — جاذبی قابل احیا تولید میکند که دماهای بالای خروجی را تحمل میکند و میتواند تحت شرایط ملایم تولید شود. اگر در مقیاس صنعتی تولید و در منابع صنعتی نصب شود، این فناوری میتواند هم پاکسازی زیستمحیطی پلاستیکهای فرسوده و هم یک مسیر مؤثر و بالقوه کم‌هزینه برای جذب و بهره‌برداری از CO2 فراهم آورد و الگویی عینی از اقتصاد مدور برای دو چالش جهانی را ایجاد کند.
منبع: sciencedaily
.avif)
نظرات