طور باحثون في جامعة كامبريدج مفاعلاً شمسياً يستخدم حمضاً معاد تدويره من بطاريات السيارات القديمة لتحويل النفايات البلاستيكية صعبة التدوير إلى وقود هيدروجين نظيف ومواد كيميائية صناعية قيمة. نُشرت الدراسة في مجلة "Joule".

يستخدم المفاعل الشمسي تقنية المحفز الضوئي، القادرة على تحمل التآكل الحمضي والاستفادة الفعالة من حمض البطاريات المستهلكة، والذي عادةً ما يتم تحييده والتخلص منه. يبلغ الإنتاج العالمي السنوي من البلاستيك أكثر من 400 مليون طن، ولا يتم إعادة تدوير سوى 18٪ منه. يأمل الأسلوب الجديد في معالجة البلاستيك الملوث أو المختلط، مكملاً بذلك طرق التدوير التقليدية.

صرح البروفيسور إيروين ريسنر، من قسم الكيمياء يوسف حميد بجامعة كامبريدج، الذي قاد البحث: "كان هذا الاكتشاف تقريباً صدفة. كنا نعتقد أن الحمض غير قابل للاستخدام في هذه الأنظمة لأنه يذيب كل شيء، لكن تطوير المحفز فتح عالماً جديداً من التفاعلات."

قال المؤلف الرئيسي كاي كوارتينج: "استُخدم الحمض لفترة طويلة لتفكيك البلاستيك، لكنه افتقر سابقاً إلى محفز ضوئي رخيص وقابل للتطوير على نطاق واسع. بمجرد حل ذلك، برزت مزايا النظام." تعمل الطريقة أولاً بمعالجة البلاستيك بحمض نفايات بطاريات السيارات، لتفكيكه إلى وحدات بناء كيميائية، ثم تحويلها بواسطة المحفز الضوئي تحت ضوء الشمس إلى هيدروجين وحمض الأسيتيك.

أظهرت الاختبارات المعملية أن المفاعل أنتج كمية عالية من الهيدروجين وانتقائية عالية لحمض الأسيتيك، وعمل لأكثر من 260 ساعة دون فقدان في الأداء. وهو مناسب لأنواع عديدة من البلاستيك، بما في ذلك النايلون والبولي يوريثان، متجاوزاً التقنيات الحالية التي تغطي فقط PET.

أشار كوارتينج: "هذا مورد غير مستغل. إذا تم جمعه قبل تحييد الحمض، فيمكن إعادة استخدامه مراراً وتكراراً لتفكيك البلاستيك، مما يتجنب التكلفة البيئية مع إنتاج هيدروجين نظيف في نفس الوقت." يقول الباحثون إن الطريقة قد تخفض التكاليف لأن الحمض يزيد إنتاجية الهيدروجين ويمكن إعادة استخدامه.

على الرغم من التحديات الهندسية، مثل ضمان مقاومة المفاعل للتآكل، إلا أن الكيمياء الأساسية موثوقة. قال كوارتينج: "يتم التعامل مع هذه الأحماض بأمان في الصناعة بالفعل. السؤال الآن هو بناء مفاعل يمكنه العمل باستمرار ومعالجة النفايات الواقعية."

لخص ريسنر: "يُظهر هذا كيف يمكن أن تصبح النفايات مورداً. استخدام ضوء الشمس وحمض البطاريات المستهلكة لخلق قيمة من النفايات البلاستيكية يجعل العملية واعدة للغاية." لن تحل هذه الطريقة محل التدوير التقليدي، ولكنها يمكن أن تعالج البلاستيك الذي لا توجد له سبل قابلة للتطبيق لإعادة الاستخدام، مما يعزز الاقتصاد الدائري.