آب نقش حیاتی در افزایش تبدیل پلی‌اولفین‌ها به سوخت‌های ارزشمند دارد، زمانی که با کاتالیزور‌های روتنیوم ترکیب می‌شود و این روش به‌عنوان رویکردی نویدبخش برای حل بحران جهانی آلودگی پلاستیک مطرح می‌شود.
به گزارش ساینس دیلی، پلاستیک‌ها موادی بسیار قابل استفاده هستند که به بخشی جدایی‌ناپذیر از زندگی مدرن تبدیل شده‌اند. با این حال، تولید جهانی پلاستیک‌ها هم‌اکنون بیش از ۴۰۰ میلیون تن در سال است و اثرات زیست‌محیطی زباله‌های پلاستیکی به حد بحرانی رسیده است. بیشتر زباله‌های پلاستیکی—تقریباً ۹۰ درصد—بازنگری نمی‌شوند، که این موضوع بحران آلودگی را تشدید می‌کند. برای مقابله با این چالش فزاینده، فناوری‌های نوآورانه به‌طور فوری ضروری هستند.
روش‌های بازیافت کاتالیزی مانند هیدروژناسیون و هیدروکراکینگ، راه‌حلی امیدوارکننده ارائه می‌دهند. این فرایند‌های شیمیایی پیشرفته از کاتالیزور‌ها برای تجزیه زباله‌های پلاستیکی به اجزای ساده‌تر و باارزش‌تر مانند مواد شیمیایی و سوخت‌ها استفاده می‌کنند. برخلاف بازیافت سنتی که شامل ذوب و قالب‌گیری مجدد پلاستیک‌ها به محصولات با کیفیت پایین‌تر است، بازیافت کاتالیزی امکان استفاده مجدد مؤثرتر و پایدارتر را فراهم می‌آورد و مواد با ارزش اقتصادی و زیست‌محیطی بالاتری تولید می‌کند.
در حالی که بازیافت کاتالیزی پتانسیل بالایی را نشان می‌دهد، توسعه و بهبود آن همچنان برای پیاده‌سازی در مقیاس صنعتی لازم است.
پیشرفت در بازیافت پلی‌اولفین‌ها
در یک مطالعه اخیر که در نشریه Nature Communications منتشر شد، تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور این‌سو رو از دانشگاه ملی علوم و فناوری سئول کره، کشف انقلابی در بازیافت کاتالیزی پلی‌اولفین‌ها داشتند. پلی‌اولفین‌ها ۵۵ درصد از زباله‌های پلاستیکی جهانی را تشکیل می‌دهند. همان‌طور که در مقاله آنها توضیح داده شده است، پژوهشگران فواید شگفت‌انگیز افزودن آب در هنگام دی‌پلی‌مریزاسیون پلی‌اولفین‌ها با استفاده از کاتالیزور‌های مبتنی بر روتنیوم (Ru) را کشف کردند.
این تیم پس از سنتز و آزمایش بر روی کاتالیزور‌های مختلف مبتنی بر روتنیوم بر روی پشتیبانی‌های مختلف، متوجه شدند که کاتالیزور‌هایی که هم سایت‌های فلزی و هم اسیدی دارند، وقتی آب به مخلوط واکنش افزوده می‌شود، نرخ‌های تبدیل به‌طور چشمگیری بهبود می‌یابد.
رو می‌گوید: «افزودن آب مکانیزم‌های واکنش را تغییر می‌دهد و مسیر‌هایی را ترویج می‌کند که فعالیت کاتالیزوری را افزایش داده و تشکیل کک را سرکوب می‌کند.» وی ادامه می‌دهد: «این نقش دوگانه بهره‌وری فرایند را بهبود می‌بخشد، عمر کاتالیزور‌ها را افزایش می‌دهد و هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد.»
پژوهشگران مکانیزم‌های واکنش را به‌طور دقیق بررسی کردند و تأثیر محتوای روتنیوم و نزدیکی و تعادل بین سایت‌های فلزی و اسیدی را روشن کردند. در شرایط بهینه، کاتالیزور‌های Ru/زیولیت-Y نرخ تبدیل ۹۶.۹ درصدی برای پلی‌اولفین‌ها نشان دادند.
جایگزینی مناسب برای مدیریت زباله‌های سنتی
در نهایت، برای بررسی قابلیت اجرایی این نوع بازیافت کاتالیزی، تیم تحقیقاتی یک تحلیل اقتصادی-فنی و ارزیابی چرخه عمر رویکرد پیشنهادی را انجام داد. نتایج به‌وضوح پتانسیل پیاده‌سازی یک فرایند مقیاس تجاری واقعی با استفاده از کاتالیزور Ru/زیولیت-Y را نشان داد.
رو تأکید می‌کند: «افزودن آب نه تنها کارایی کربن را افزایش می‌دهد، بلکه عملکرد اقتصادی و زیست‌محیطی را بهبود می‌بخشد و تبدیل پلی‌اولفین‌ها به سوخت‌های ارزشمندی مانند بنزین و دیزل را افزایش می‌دهد.» وی می‌افزاید: «این رویکرد بنابراین نمایانگر یک جایگزین قابل‌اعتماد برای شیوه‌های سنتی مدیریت زباله‌ها است و راه‌حلی برای کاهش آلودگی‌های دفن زباله و اقیانوس‌ها ناشی از پلی‌اولفین‌ها، بزرگ‌ترین عامل زباله‌های پلاستیکی، ارائه می‌دهد.»
به‌طور کلی، این پیشرفت در دی‌پلی‌مریزاسیون کاتالیزی می‌تواند نحوه برخورد ما با آلودگی پلاستیکی را دگرگون کند و به ما کمک کند تا به‌طور مؤثری با این تهدید زیست‌محیطی جدی مقابله کنیم. تیم تحقیقاتی امیدوار است که این فناوری در سال‌های آینده به‌حدی تکامل یابد که بتوان زباله‌های پلاستیکی مخلوط را بدون پیش‌طبقه‌بندی پردازش کرد و تلاش‌های بازیافتی را مقرون به‌صرفه‌تر و ساده‌تر کرد.
رو در پایان به‌طور خوش‌بینانه‌ای می‌گوید: «با نشان دادن یک رویکرد پایدار و اقتصادی برای تبدیل زباله‌های پلاستیکی به منابع ارزشمند، تحقیقات ما می‌تواند به تغییرات سیاستی کمک کند، سرمایه‌گذاری در زیرساخت‌های پیشرفته بازیافت را تشویق نماید و همکاری‌های بین‌المللی برای مقابله با بحران جهانی زباله‌های پلاستیکی را تقویت کند. این پیشرفت‌ها به مرور زمان محیط‌های پاک‌تری، آلودگی کمتر و آینده‌ای پایدارتر را نوید می‌دهند.»
انتهای پیام/