فريق من جامعة فرجينيا للتكنولوجيا يحوّل نفايات PVC إلى زيت محركات

أخبار ar.wedoany.com، طوّر الكيميائي والمهندس الكيميائي في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا (Virginia Tech) غولييانغ "غريغ" ليو (Guoliang "Greg" Liu) وفريقه عمليةً لتحويل كلوريد البولي فينيل (PVC) إلى بولي ألفا-أوليفين، وهو مكوّن رئيسي في مواد التشحيم مثل زيوت المحركات. نُشرت نتائج الدراسة في مجلة "نيتشر" (Nature) في 5 أغسطس 2026. وبموجب هذه العملية، يمكن لأنابيب PVC المستهلكة وإطارات النوافذ وحتى البطاقات الائتمانية أن تتحول إلى مواد خام صناعية بدلاً من أن ينتهي بها المطاف في مدافن النفايات.

يُعد PVC من أكثر أنواع البلاستيك استخدامًا، غير أن صعوبة إعادة تدويره تنبع من احتوائه على الكلور واختلاف الإضافات المستخدمة من مصنّع لآخر، مما يؤدي إلى دفن كميات كبيرة من نفاياته في المكبات. وفي المقابل، يواجه قطاع مواد التشحيم تحديات تتمثل في ارتفاع تكاليف الإنتاج وتنامي الطلب المستمر. تعتمد الآلات بمختلف أنواعها — من جزّازات العشب وسيارات الركاب إلى المحركات النفاثة — على مواد التشحيم، مما يجعل توفير مكوّنات موثوقة أمرًا بالغ الأهمية لعدة صناعات. ومن شأن تحويل نفايات PVC إلى مكوّنات تشحيم أن يخفف الضغط على هذين الجانبين في آن واحد.

تتمثل الخطوات التجريبية في: وضع مواد PVC المستخلصة من مواسير المنازل وهياكل النوافذ والبطاقات الائتمانية في مذيب، ثم إضافة كلوريد الألومنيوم وألفا-أوليفين، وتسخين الخليط إلى 158 درجة فهرنهايت مع الحفاظ على هذه الدرجة لمدة ثلاث ساعات، وبعدها يُستعاد من المذيب زيت تشحيم لزج نسبيًا. وأشار ليو إلى أن هذه مسارٌ عملي لتصنيع مواد تشحيم عالية الأداء من نفايات البلاستيك، وأن مادة التشحيم الناتجة تُعد منتجًا صديقًا للبيئة، قادرًا على تلبية متطلبات السوق الجديدة المتعلقة بالاستدامة.

كانت نقطة الانطلاق لهذا المشروع هي الأعمال السابقة التي نشرها فريق ليو في مجلتي "ساينس" (Science) و"نيتشر ساستينابيليتي" (Nature Sustainability). ففي تلك الدراسات، نجح الفريق في تحويل نفايات بلاستيكية أخرى إلى مواد خافضة للتوتر السطحي تُستخدم في منتجات مثل الصابون والمنظفات. وبعد نجاح هذا المسار، بدأ الباحثون العمل على PVC بهدف رفع مستوى إعادة تدويره والارتقاء بقيمته.

شكّل ليو مجموعة من طلاب الدراسات العليا لدفع المشروع قدمًا. وتولى إريك مونيانيزا نوايو (Eric Munyaneza Nuwayo)، الذي كان في سنته الأخيرة من الدكتوراه آنذاك، قيادة البحث؛ وانضم كونور إس. طومسون (Connor S. Thompson)، طالب الكيمياء العليا، إلى المشروع بناءً على نصيحة مشرفه؛ أما آبي سيفريلو (Abby Civiello)، طالبة السنة الأولى في الدراسات العليا، فانضمت وسرعان ما أصبحت عنصرًا أساسيًا في المختبر. وقد أطلق عليهم ليو لقب "الفرسان الثلاثة".

في المراحل الأولى من البحث، حاول الفريق تحويل جزيئات PVC إلى تراكيب كيميائية أخرى عبر استبدال ذرات الكلور. وكان تصوّر ليو آنذاك أن PVC هو شكلٌ شديد النشاط من البولي إيثيلين، وأن استبدال ذرات الكلور بمجموعات أخرى ينبغي أن يؤدي بسهولة إلى تحويله إلى جزيئات جديدة. غير أن المنتجات المبكرة لم تكن ذات خصائص عملية؛ فالمواد الناتجة ظلت لينة ولزجة إلى حد ما، ولم ترقَ إلى المستوى المطلوب من الأداء.

أدرك ليو عندئذٍ أنه بما أن البوليمر بهذه اللزوجة والليونة، فلماذا لا يتم تكسير سلاسل البوليمر باستمرار إلى أجزاء أصغر؟ فبدلاً من اعتبار الليونة فشلًا، فكّر فيما إذا كان مواصلة تقصير سلاسل البوليمر قد ينتج عنه شيء أكثر فائدة. غيّر هذا التفكير مسار البحث.

مع تحسّن عملية التحويل وتقدّم تقييم المواد، بدأ ليو يدرك أن الناتج قد لا يقتصر على كونه مسارًا جديدًا لإعادة تدوير PVC، بل قد يحمل أيضًا قيمة تجارية. أرسل عينات من الزيت إلى فريق علي إردمير (Ali Erdemir) في جامعة تكساس إي آند إم (Texas A&M University) للتقييم، وتعاون مع ويليام غودارد (William Goddard) من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) لإجراء الحسابات الكيميائية. أما زميلته في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا، تشن شي (Xi Chen)، فقد درست الجوانب الاقتصادية والتصنيعية للعملية، ووضعت نموذجًا للإنتاج واسع النطاق لزيت التشحيم. وقال ليو إن التحدي التالي يتمثل في تعزيز استدامة مادة التشحيم وإتاحتها على نطاق أوسع. وأعرب عن أمله في أن يُنتَج هذا الزيت على نطاق أكبر ليخدم عددًا أكبر من الناس، واصفًا مواد التشحيم بأنها "أبطال صامتون".

تحمل الورقة البحثية عنوان "Upcycling of polyvinyl chloride into polyalphaolefin lubricants" (الارتقاء بقيمة كلوريد البولي فينيل إلى مواد تشحيم بولي ألفا-أوليفينية)، ونُشرت في مجلة "نيتشر". تشمل قائمة المؤلفين: إريك مونيانيزا نوايو، كونور طومسون، آبي سيفريلو، أدريان دي ماركو، جينغتاو تشانغ، سيونغجو لي، غوغييونغ سونغ، تريديب داس، يوي تشانغ، كلارك فو، شيلبي كوشاك، جون بي. ماتسون، علي إردمير، ويليام إيه. غودارد الثالث، تشن شي، وغولييانغ ليو.