باحثون يطورون طريقة لتحويل نفايات البلاستيك إلى مواد ماصة لجمع المياه من الجو

اكتشف علماء المواد في جامعة فيينا طريقة تمنح نفايات البلاستيك حياة ثانية. لقد نجحوا في تحويل أنواع متعددة من نفايات البلاستيك إلى شبكات بوليمرية ماصة للماء، حيث يمكن لهذه البوليمرات امتصاص الرطوبة حتى في المناخات الجافة، وإطلاقها مرة أخرى عند تسخينها بشكل معتدل (مثل استخدام أشعة الشمس). توفر هذه الدراسة الجديدة طريقًا يمكن من خلاله استخدام نفايات البلاستيك كمواد ماصة لجمع المياه من الجو. يمكن تحويل مواد التعبئة والتغليف البلاستيكية المهملة إلى منتجات مفيدة.

من خلال هذه الطريقة، يمكن تحويل مواد التعبئة والتغليف البلاستيكية المهملة، والأقراص القديمة، وحتى قطع LEGO، إلى مواد قادرة على التقاط كميات كبيرة من الرطوبة من الهواء. تتكون بعض أنواع البلاستيك من بوليمرات عطرية، حيث تحتوي بنيتها الجزيئية على حلقات مكونة من ستة ذرات كربون، وتعمل هذه الحلقات كنقاط مناسبة لربط سلاسل البوليمر، مما يشكل شبكة مسامية تحتوي على مساحات داخلية صغيرة. وفقًا للبيان الصحفي، بعد المعالجة بحمض الكبريتيك، يتم إضافة مجموعات السلفونيك الجاذبة للماء، مما يمكنها من امتصاص الماء حتى في الهواء الجاف نسبيًا.

طريقة تحويل المواد البلاستيكية

نجح الباحثون في إنتاج هذه الإسفنجات المحبة للماء من أنواع مختلفة من مواد التعبئة والتغليف المصنوعة من بولي ستيرين، والأقراص القديمة المصنوعة من بولي كربونات، وقطع LEGO المصنوعة من أكريلونيتريل-بوتادين-ستايرين. كما تمكنوا من معالجة مزيج محدد من نفايات البلاستيك، مما يظهر تنوع هذه المواد الخام. تم نشر هذه الاكتشافات في مجلة Chem Circularity، مما يوفر مسارًا للتحول من نفايات البلاستيك العطرية إلى مواد وظيفية لالتقاط الرطوبة من الجو.

تظهر القدرة على معالجة المزيج إمكانية تقليل متطلبات التصنيف في تدفقات النفايات المتوافقة. تحتاج عملية التحويل خارج المختبر إلى تقييم متغيرات المواد الخام، واسترداد المذيبات والمواد الكيميائية، وتكاليف الإنتاج، وتأثيرات البيئة، بالإضافة إلى تكامل المعدات وطول عمرها. ستحدد معالجة هذه القضايا مدى مساهمة هذه الحياة الثانية لنفايات البلاستيك في إدارة المواد الدائرية وإمدادات المياه.

أداء الإسفنجات وتطبيقاتها

كشف فريق الإسفنجات المصنوعة من بولي ستيرين للاستخدام العام أن هذه الإسفنجات قادرة على امتصاص ما يقرب من 60% من وزنها من الرطوبة من الهواء الرطب، وحتى في الظروف الجافة والصحراوية يمكن أن تصل إلى 20%. بعد ذلك، يمكن استخدام مصدر حرارة خفيف (مثل أشعة الشمس) لإطلاق الماء، حيث يتم إتمام معظم عملية الامتصاص/الإطلاق في غضون ساعة. هذه الإسفنجات قادرة على تحمل العملية الدائرية بشكل جيد، مما يعني أنه يمكن استخدامها مرارًا وتكرارًا لإنتاج الرطوبة.

أكد الفريق أن الدراسة الأخيرة وضعت طريقة لتحويل أنواع متعددة من نفايات البلاستيك العطرية إلى مواد فعالة لتوليد المياه من الهواء، بما في ذلك المواد البلاستيكية المختلطة. لا يزال البحث جارياً حول الأداء طويل الأمد للإسفنجات ومتطلبات الموارد العامة. قال الباحثون: "استخدمنا نفايات البلاستيك العطرية من التعبئة والتغليف، والأقراص المضغوطة، وقطع LEGO لعرض هذه الطريقة. إن الترابط الفائق والسلفنة حولت هذه المواد الأساسية إلى شبكات بوليمرية لالتقاط الماء، مما يمنح المواد البوليمرية الحالية حياة ثانية دون الحاجة أولاً إلى تفكيكها إلى وحدات أحادية."

إمكانيات وتحديات إعادة استخدام نفايات البلاستيك

تظهر هذه الدراسة إمكانيات تحويل نفايات البلاستيك إلى مواد وظيفية، خاصة في إدارة موارد المياه. مع تزايد الاهتمام العالمي بالاستدامة البيئية، فإن هذه الطريقة الابتكارية لا تقلل من نفايات البلاستيك فحسب، بل تقدم أيضًا حلولاً فعالة لجمع المياه. ومع ذلك، لا تزال عملية التحويل خارج المختبر بحاجة إلى التغلب على العديد من التحديات، بما في ذلك تكاليف الإنتاج، وتأثيرات البيئة، ومشكلات تكامل المعدات. ستؤثر هذه العوامل على التطبيق الفعلي لهذه التقنية في الاقتصاد الدائري وحجمها.