جامعة بكين الصينية تطور عملية تحفيزية لتحويل نفايات PET إلى مواد كيميائية عالية القيمة

أخبار ar.wedoany.com، طور باحثون في جامعة بكين عملية تحفيزية لمعالجة إعادة تدوير بلاستيك PET المُهمَل. تستخدم هذه العملية محفزًا تجاريًا، ودون الحاجة إلى إمداد خارجي بالهيدروجين، لتحويل الزجاجات والحاويات المُهمَلة إلى حمض اللاكتيك وحمض 4،1-سيكلوهكسان ثنائي الكربوكسيل، وهما مادتان وسيطتان كيميائيتان عاليتا القيمة.

نُشرت هذه الطريقة المبتكرة المكونة من خطوتين في دورية "Engineering" تحت عنوان "ترقية بلاستيك PET إلى حمض اللاكتيك وحمض 4،1-سيكلوهكسان ثنائي الكربوكسيل باستخدام الميثانول". تعمل هذه الطريقة في ظروف معتدلة على تفاعل بلاستيك بولي إيثيلين تيريفثالات بعد الاستهلاك مع الميثانول، لترقيته إلى حمض اللاكتيك وحمض 4،1-سيكلوهكسان ثنائي الكربوكسيل. وعلى عكس طرق إعادة التدوير التقليدية التي تُثمّن مكونًا واحدًا فقط من نفايات PET، فإن هذا المسار الاقتصادي في استخدام الذرات يلتقط القيمة من شظيتي البوليمر الهيكليتين في وقت واحد.

يتكون فريق البحث من تشنبو قوه، وهاويو تشن، وشوهينغ تيان، وميتشي تشانغ، ومنغ وانغ، ودينغ ما. صُممت العملية التي ابتكروها لمعالجة قيد أساسي في اقتصاديات إعادة تدوير البلاستيك: استخراج أقصى قيمة من المواد الخام المُهمَلة مع تقليل مدخلات الطاقة والاعتماد على الكواشف الخارجية.

تبدأ العملية أولاً بتفكيك PET في محلول هيدروكسيد الصوديوم والميثانول عند درجة حرارة 160 درجة مئوية. تعمل هذه الخطوة الأولية على تحليل البوليمر إلى وحداته المكونة: الإيثيلين جلايكول وحمض التيريفثاليك. يتفاعل الإيثيلين جلايكول الناتج عن عملية التفكيك مع الميثانول في تفاعل اقتران نزع الهيدروجين، مكونًا حمض اللاكتيك والهيدروجين. وفي الوقت نفسه، يوفر نزع الهيدروجين من الميثانول هيدروجينًا إضافيًا لتلبية الاحتياجات الكيميائية لخطوة الهدرجة اللاحقة. يتم جمع هذا الهيدروجين المُنتَج داخليًا وإعادة استخدامه لهدرجة حمض التيريفثاليك إلى حمض 4،1-سيكلوهكسان ثنائي الكربوكسيل، مما يلغي تمامًا الاعتماد على أسطوانات الهيدروجين الخارجية.

يتم التسلسل بأكمله عند درجة حرارة معتدلة تبلغ 160 درجة مئوية، دون الحاجة إلى تغيير المحفز. يعمل محفز Ru/C (الروثينيوم على الكربون) المتاح تجاريًا بفعالية في مرحلتي التفاعل. أكدت تجارب الوسم النظائري باستخدام الميثانول المُستبدَل بالديوتيريوم والإيثيلين جلايكول المُستبدَل بالديوتيريوم أن نزع الهيدروجين من الإيثيلين جلايكول يساهم بشكل كبير في كل من معدل تكوين حمض اللاكتيك ومصدر الهيدروجين. كما وجد الباحثون أن وجود الإيثيلين جلايكول يثبط التفاعلات الجانبية المرتبطة بنزع الهيدروجين من الميثانول، مما يحسن الانتقائية الكلية والإنتاجية.

يتضمن فصل المنتج خطوات المعالجة الحمضية والتنقية. في الظروف المثلى، بلغ محصول حمض اللاكتيك المنفصل 55% بنقاوة تجاوزت 88%، بينما بلغ محصول حمض 4،1-سيكلوهكسان ثنائي الكربوكسيل 84% بنقاوة تجاوزت 99%. يُعد حمض اللاكتيك لبنة بناء أساسية لبلاستيك حمض البوليلاكتيك القابل للتحلل الحيوي، والمضافات الغذائية، والأدوية، ومنتجات العناية الشخصية. يُستخدم حمض 4،1-سيكلوهكسان ثنائي الكربوكسيل في إنتاج البوليسترات عالية الأداء، والدهانات، والتخليق الكيميائي المتخصص. يتمتع كلا المنتجين بقيمة سوقية أعلى من مونومرات PET الأصلية، مما يخلق فرصًا متعددة للإيرادات لمنشآت إعادة التدوير.

تحقق الباحثون من صحة الطريقة باستخدام أنواع مختلفة من نفايات PET الفعلية، بما في ذلك الزجاجات، وحاويات الطعام، والألياف، والأصناف المصبوغة، مما أثبت التوافق مع المواد الخام النموذجية بعد الاستهلاك. أظهرت اختبارات الاستقرار انخفاضًا تدريجيًا في نشاط المحفز مع إعادة التدوير المتكرر، وهو ما يُعزى إلى تكتل طفيف لجسيمات الروثينيوم النانوية وتسرب جزئي للمعدن. أشار الباحثون إلى أن محفز Ru/C متاح تجاريًا ومنخفض التكلفة نسبيًا، مما يجعل استبداله الدوري في البيئات الصناعية أمرًا مجديًا اقتصاديًا.

تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com