توسط : 
محققان روشی خورشیدی برای تبدیل پسماندهای پلاستیکی و ریزپلاستیکها به استیک اسید، ترکیب اصلی سرکه، توسعه دادهاند. این فرایند با استفاده از نور خورشید و یک کاتالیزور مهندسیشده ویژه، پلاستیکها را در سطح مولکولی تجزیه میکند و مسیر تازهای برای «بازیافت ارتقایی» (upcycling) فراهم میآورد؛ رویکردی که بدون افزودن دیاکسیدکربن به جو، ارزش افزودهای از ضایعات ایجاد میکند.
به گزارش آیای، پژوهشگران دانشگاه واترلو کاتالیزوری توسعه دادهاند که پلاستیکهای دورریز را به اسید استیک تبدیل میکند. این کاتالیزور در معرض نور خورشید، زنجیرهای از واکنشهای شیمیایی را فعال میکند که طی آن پلیمرهای رایج پلاستیکی با گزینشپذیری بالا به اسید استیک تبدیل میشوند.
برخلاف بسیاری از روشهای بازیافت که به حرارت بالا یا انرژی مشتقشده از سوختهای فسیلی وابستهاند، این رویکرد کاملاً با انرژی خورشیدی کار میکند و در محیط آبی انجام میشود؛ ویژگیای که آن را برای مقابله با ریزپلاستیکها در زیستبومهای آبی به گزینهای قابلتوجه تبدیل میکند.
این سامانه روی پلاستیکهای پرکاربرد ازجمله پلیوینیل کلراید (PVC)، پلیپروپیلن (PP)، پلیاتیلن (PE) و پلیاتیلن ترفتالات (PET) آزمایش شده است. همچنین کارایی خود را در پردازش جریانهای مخلوط پلاستیکی حفظ کرده؛ معیاری کلیدی برای کاربرد عملی در سامانههای مدیریت پسماند در مقیاس واقعی.
این سامانه «فوتوکاتالیز آبشاریِ الهامگرفته از طبیعت» است که بر پایه اتمهای منفرد آهنِ تثبیتشده در چارچوب نیترید کربن ساخته شده. هنگامی که این ماده در معرض نور خورشید قرار میگیرد، زنجیرهای از واکنشهای شیمیایی را فعال میکند که پلیمرهای رایج پلاستیکی را به اسید استیک تبدیل میکند.
بازیافت پلاستیک با انرژی خورشید
زبالههای پلاستیکی، به ویژه ریزپلاستیکها، در اکوسیستمهای دریایی و خشکی شناختهشدهاند و انباشت آنها نگرانیهایی درباره تأثیراتشان بر حیات وحش و سلامت انسان ایجاد کرده است. «ییمین وو»، از محققان این پژوهش میگوید: هدف ما این بود که با استفاده از نور خورشید، چالش آلودگی پلاستیکی را از طریق تبدیل ریزپلاستیکها به محصولات با ارزش، حل کنیم.
طراحی این کاتالیزور از سامانههای طبیعی الهام گرفته است. برخی قارچها با استفاده از آنزیمها، مواد آلی پیچیده را طی واکنشهای مرحله به مرحله تجزیه میکنند. بهطور مشابه، گروه واترلو مسیر واکنشی آبشاری را طراحی کرده است که پلیمرهای پلاستیکی را به تدریج به اسید استیک تبدیل میکند.
طراحی کاتالیزور تک اتمی
در قلب این سامانه، اتمهای منفرد آهن قرار دارند که در چارچوب نیترید کربن پراکنده شدهاند. این جایگاههای تک اتمی کنترل و کارایی واکنش را در حضور نور خورشید افزایش میدهند و امکان تولید انتخابی اسید استیک بهجای مخلوطی از محصولات جانبی را فراهم میکنند.
اسید استیک کاربردهای صنعتی گستردهای دارد؛ از صنایع غذایی گرفته تا تولید مواد شیمیایی و سامانههای انرژی. تبدیل زبالههای پلاستیکی به این ترکیب، هم ارزش اقتصادی ایجاد میکند و هم آلودگی را کاهش میدهد.
پژوهشگران همچنین یک تحلیل فنی–اقتصادی انجام دادند تا امکانپذیری تجاری این فناوری را ارزیابی کنند. مدیر اجرایی مؤسسه آب و از همنویسندگان بخش تحلیل اقتصادی، میگوید: از منظر تجاری و اجتماعی، مزایای مالی و اقتصادی این نوآوری امیدوارکننده به نظر میرسد.
از آنجا که واکنش در آب انجام میشود و پلاستیکها را در سطح شیمیایی تجزیه میکند، این فناوری میتواند راهی برای مقابله مستقیم با ریزپلاستیکها فراهم کند، نه صرفا فیلتر کردن آنها. با وجود اینکه این سامانه هنوز در مرحله آزمایشگاهی است، گروه پژوهشی معتقد است با پیشرفتهای بیشتر در مهندسی مواد و تولید، میتوان آن را بهینهسازی و مقیاسپذیر کرد.
