غطاء سلة مهملات جديد يعمل بالطاقة الشمسية يمكنه تفكيك المواد الكيميائية المسببة للرائحة الكريهة

جهاز يعمل بالطاقة الشمسية يهدف إلى التحكم في روائح القمامة، وقد أظهر نتائج جيدة بعد اختباره على نفايات طعام حقيقية. طور الباحثون ملحقًا داخليًا قابلاً للفك لغطاء السلة، يناسب سلال القمامة ذات العجلات القياسية، ويستخدم ضوء الشمس لتفكيك المواد الكيميائية المسببة للرائحة. يستهدف الجهاز بشكل رئيسي حمض الأسيتيك، وهو مكون رئيسي ينتج رائحة حادة أثناء تحلل نفايات الطعام. في الاختبارات الخارجية، واصل النظام تفكيك هذا المركب تحت ضوء الشمس الطبيعي لأكثر من 40 يومًا. قد توفر هذه الطريقة حلًا عمليًا لإدارة روائح القمامة الموضوعة خارج المنزل، خاصة في البيئات الحارة والرطبة حيث تتعفن الطعام بسرعة. تطلق الطعام داخل سلال القمامة المنزلية مركبات عضوية متطايرة أثناء التحلل. حمض الأسيتيك، وهو مركب يشبه الخل، يعد أحد أسباب الرائحة القوية عند تحلل القمامة. يمكن لمرشحات الكربون النشط التقاط بعض هذه المركبات تحت غطاء السلة، إلا أن فعاليتها قد تنخفض في الظروف الحارة والرطبة. لذلك نظر الباحثون في استخدام ضوء الشمس كمصدر طاقة للتحكم. هدفهم هو معالجة المواد الكيميائية المسببة للرائحة داخل السلة قبل أن تتسرب إلى الهواء المحيط. قال مؤلف المراسلة في الدراسة، 王金龍: "دافعنا عملي للغاية." نريد حل المشكلة من مصدر الرائحة، أي داخل سلة القمامة، بدلاً من السماح لها بالهروب إلى الشارع.

اختيار المحفز وتحسينه

اختار الفريق ثاني أكسيد المنغنيز (MnO2) كمادة أساسية للمحفز. عند تنشيطه بالضوء الشمسي، يمكن لهذه المادة التقاط الأحماض العضوية المتطايرة والمساعدة في تفكيك الروابط الكيميائية في حمض الأسيتيك. قام الباحثون لاحقًا بدمج الليثيوم على شكل أيونات مع ثاني أكسيد المنغنيز. أدى هذا التحسين إلى تفوق المادة في تجارب تحاكي ضوء الشمس على تفكيك حمض الأسيتيك مقارنة بـ MnO2 غير المعالج والكربون النشط. كما حافظ المحفز المحسن على أدائه في الظروف الرطبة، وهو أمر بالغ الأهمية لأن سلال القمامة الخارجية قد تتعرض للرطوبة عند احتوائها على نفايات طعام مبللة. أظهرت نتائج الدراسة أن المادة يمكن أن تعمل في الظروف البيئية المتوقعة خلال فترة تخزين القمامة اليومية.

تصميم التجربة ونتائج الاختبار

في التجربة الخارجية، بنى الباحثون جهاز إدخال شفاف يسمح بمرور الغازات مع توجيه ضوء الشمس إلى المحفز. تركز العدسات داخل الوحدة القابلة للفك الضوء الداخل على الطبقة المحفزة. صُمم جهاز الإدخال ليتم تثبيته على أغطية سلال القمامة ذات العجلات القياسية، مما مكن الباحثين من الاختبار باستخدام نفايات طعام فعلية وليس فقط محاكاة مخبرية. أثناء الاختبار، واصل المحفز تفكيك حمض الأسيتيك المنبعث من تعفن الفواكه والخبز والنبيذ. ظل فعالًا تحت ضوء الشمس الطبيعي لأكثر من 40 يومًا، مما يدل على قدرة المادة على الحفاظ على أدائها لفترات طويلة. أضاف 王金龍: "تعتمد تقليل الروائح المحفزة تقليديًا على التسخين الكهربائي لتنشيط المحفز، بينما نستخدم الضوء." أشار الباحثون إلى أن هذه النتيجة قد تدعم في النهاية طريقة أكثر استدامة للتحكم في روائح إدارة النفايات، من خلال استخدام ضوء الشمس بدلاً من التسخين الكهربائي. وقد نُشرت الدراسة في مجلة "ACS Environmental Science & Technology".

استخدام الطاقة الشمسية لتعزيز كفاءة إدارة النفايات

تُظهر هذه الدراسة إمكانات استخدام الطاقة الشمسية لحل مشكلة روائح القمامة، خاصة في البيئات الحارة والرطبة. تعتمد الطرق التقليدية على التسخين الكهربائي لتنشيط المحفز، وهو ما يستهلك الطاقة ولا يناسب جميع البيئات. تصميم الجهاز الجديد قادر على تفكيك حمض الأسيتيك بفعالية، مع أداء مستقر على مدى فترات طويلة، مما له أهمية عملية لإدارة القمامة في المنازل والأماكن العامة. مع تزايد الطلب على التنمية المستدامة، قد تصبح هذه التكنولوجيا المبتكرة حلًا رئيسيًا لمعالجة القمامة في المستقبل.