طريقة مبتكرة لتحويل النفايات البلاستيكية إلى مواد مفيدة

طور الباحثون في المختبر الوطني للطاقة المتجددة في كولورادو عملية جديدة تمكن من تحويل النفايات البلاستيكية إلى مادة كيميائية واحدة مفيدة للغاية

[ترجمة د. موشيه نحماني]

تعتمد العملية على مزيج من الطرق الكيميائية والبيولوجية من أجل تنفيذ إجراء إعادة التدوير لثلاثة أنواع شائعة من البلاستيك، وقد توفر طريقة جديدة لتحسين عمليات إعادة التدوير، من خلال القضاء على الحاجة إلى الفرز المسبق والفصل بين الأنواع المختلفة. أنواع البلاستيك. وقال "أردنا تطوير عملية تمكن من تحويل خليط من النفايات البلاستيكية التي تختلف مكوناتها تماما". جريج بيكهام من المختبر الوطني للطاقة المتجددة في كولورادو بالولايات المتحدة الأمريكية. "كان دافعنا، في هذا الجانب، هو محاولة تجنب غربلة خليط النفايات البلاستيكية المكلفة والمرهقة إلى حد ما. وفي كثير من الحالات، تكون النفايات البلاستيكية مرتبطة فعليًا ماديًا - على غرار التغليف متعدد الطبقات أو في حالة الأقمشة."

لقد أظهر فريق البحث الآن عملية مكونة من مرحلتين، حيث تقوم في المرحلة الأولى بتكسير البوليمرات التي تشكل البلاستيك المختلط باستخدام تفاعل الأكسدة الذاتية الحفاز، ثم في المرحلة الثانية تغذي المنتجات المؤكسدة في وعاء يحتوي على بكتيريا معدلة وراثيًا. . تقوم هذه العملية بتحويل المركبات المختلفة التي تكونت في الخطوة الأولى إلى واحد من اثنين من المنتجات الحيوية المحتملة. تستخدم هذه العملية بلاستيك البوليسترين والبولي إيثيلين عالي الكثافة والبولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) كمواد خام، بحيث يتم تحويلها في النهاية إلى بولي هيدروكسي ألكانوات - البوليستر الطبيعي - أو بيتا كيتوأديبات، والتي يمكن استخدامها لإنتاج النايلون بأداء محسن.

ويوضح الباحث الرئيسي أن الخطوة الأولى في هذه العملية مستوحاة من عملية كيميائية موجودة بالفعل تُستخدم اليوم على نطاق تجاري في صناعة البتروكيماويات. ويضيف ويقول: "إن استخدام الأكسدة في الصناعة الكيميائية من الممارسات الشائعة جدًا لإنشاء وحدات بناء تنتج البوليستر ومواد مهمة أخرى". "وبالطبع، تعتمد هذه العملية بشكل مباشر على عملية أموكو من منتصف القرن الماضي والتي يتم فيها أكسدة البارازيلين بشكل انتقائي إلى حمض التريفثاليك." باستخدام النظام التحفيزي لعملية أموكو [بروميد الكوبالت والمنغنيز] في التفاعل مع المواد الخام للبلاستيك، يمكن تقسيم البوليمرات المختلفة الموجودة في النفايات البلاستيكية إلى خليط من الأحماض الكربوكسيلية. تتفاعل هذه المنتجات في الخطوة التالية مع بكتيريا التربة المعدلة وراثيًا لمواصلة العملية. منذ حوالي عقد من الزمن، اقترح فريق البحث استخدام عملية المعالجة الحيوية هذه لتحويل خليط من المواد الوسيطة المؤكسدة المشتقة من اللجنين إلى منتج واحد. والآن، يقوم نفس الباحثين بتطبيق نفس الفكرة على المركبات المشتقة من النفايات البلاستيكية.

تعتمد المرحلة البيولوجية للعملية على البكتيرياالزائفة الكريهة ، الذي يهضم بشكل طبيعي حمض البنزويك وأحماض الألكيل ثنائي الكربوكسيل - منتجات التحلل المؤكسدة للبوليسترين وكذلك البولي إيثيلين عالي الكثافة. يوضح الباحث الرئيسي أن نهج التمثيل الغذائي الهندسي يسمح للباحثين بتوسيع نطاق مصادر الكربون التي تستهلكها البكتيريا. ويوضح قائلاً: "كان علينا هندسة البكتيريا بحيث تتمكن من هضم مخلفات حمض التريفثاليك". "لذلك، استخدمنا الإنزيمات التقويضية التي تحول حمض التريفثاليك إلى تلك المواد الوسيطة المشتقة من البوليسترين." تتيح لنا الهندسة الأيضية الإضافية ضبط المنتجات الكيميائية التي تنتجها البكتيريا بحيث نحصل على بيتا كيتوأديبات أو بولي هيدروكسي ألكانوات. يقول أحد الخبراء في هذا المجال: "الدراسة الحالية هي الأولى التي توضح كيفية الانتقال من النفايات المختلطة إلى منتج نقي باستخدام نهج رائع متعدد التخصصات (الكيمياء والأحياء)." "إن تحسين طرق إعادة تدوير النفايات البلاستيكية المختلطة له أهمية خاصة في ضوء حقيقة أن فصل المواد ذات الطبقات سيكون دائمًا خطوة صعبة."

والآن بعد أن أثبت فريق البحث نجاح فكرتهم، فإنهم يأملون في تحسين العملية، بما في ذلك توسيع نطاق البوليمرات التي يمكن استخدامها. وقال الباحث الرئيسي: "لقد جربنا هذه العملية مع بوليمرات أخرى أيضًا ولم نجد أي قيود داخلها".  

ملخص المقال   

الأخبار عن الأبحاث

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• كسر الحواجز
• حبل النانو والمواد النانوية المعقدة ذاتية التنظيم
• طريقة تركيب جديدة ستسهل دراسة هياكل البروتين
• تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود هيدروكربوني في عملية انتقائية