طور باحثون في مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية طريقة تجريبية لتحويل البولي إيثيلين، أحد أكثر أنواع البلاستيك استخدامًا في المنتجات اليومية، إلى مركبات هيدروكربونية شبيهة بالبنزين والديزل، في خطوة قد تتيح استغلال جزء من النفايات البلاستيكية بدلًا من التخلص منها.
وأنتجت التجارب نحو 60% من مركبات شبيهة بالبنزين، باستخدام ظروف تفاعل أقل قسوة من بعض الأساليب التقليدية.
أملاح الألومنيوم تؤدي دور المحفز والوسط
تعتمد التقنية على أملاح منصهرة قائمة على الألومنيوم، وبخاصة كلوريد الألومنيوم، الذي يؤدي دور الوسط الذي تجري فيه العملية ودور المحفز في الوقت نفسه. وتعمل ذرات الألومنيوم على تكوين مواقع شديدة الحموضة تهاجم الروابط داخل السلاسل الجزيئية الطويلة للبولي إيثيلين، فتفككها تدريجيًا إلى جزيئات هيدروكربونية أصغر يمكن استخدامها وقودًا.
وقال الباحثون إن العملية تعمل عند درجات حرارة تقل عن 200 درجة مئوية، بينما تعتمد تقنيات الانحلال الحراري المستخدمة عادة لمعالجة البولي إيثيلين على درجات حرارة تتراوح بين 450 و500 درجة مئوية.
كما لا تتطلب الطريقة محفزات من المعادن النفيسة أو مذيبات عضوية أو هيدروجينًا خارجيًا، وهي مكونات يمكن أن تزيد تكلفة عمليات التحويل على نطاق صناعي.
نوع البلاستيك يحدد طبيعة المنتج
استخدم الفريق تقنيات متعددة لتتبع التفاعلات الكيميائية، شملت التحليل الطيفي بالأشعة السينية، والرنين المغناطيسي النووي، وتجارب باستخدام النظائر، إضافة إلى تشتت النيوترونات.
وأظهرت النتائج أن نوع البولي إيثيلين يؤثر في طبيعة المنتج النهائي؛ إذ أنتجت البنى البوليمرية الأبسط مركبات أقرب إلى البنزين، في حين أدت السلاسل الأكثر تعقيدًا إلى مواد تشبه الديزل.
تحديات أمام الاستخدام الصناعي
يرى الباحثون أن انخفاض درجات الحرارة المطلوبة والاستغناء عن المواد والمحَفزات مرتفعة التكلفة قد يساعدان في توسيع استخدام التقنية صناعيًا، إذا أمكن التغلب على المشكلات المتعلقة باستقرار الأملاح المنصهرة.
وتعمل أملاح الألومنيوم على امتصاص الماء بسهولة، الأمر الذي قد يؤثر في أدائها أثناء الاستخدام. ولذلك يطور الفريق طرقًا لحصرها وتسهيل فصلها وإعادة استخدامها.
ولا تعني النتائج إمكانية تحويل أكياس البلاستيك مباشرة إلى وقود في المنازل، إذ لا تزال العملية الكيميائية تجريبية وقيد التطوير داخل المختبر. وقد تصبح مستقبلًا إحدى الوسائل لمعالجة جزء من نفايات البولي إيثيلين والاستفادة منها.
