ابتكار علمي يحول نفايات البلاستيك إلى خل نقي

في خطوة قد تعيد رسم ملامح التعامل مع أزمة التلوث البلاستيكي، طوّر باحثون في جامعة واترلو الكندية، نظاماً يعمل بالطاقة الشمسية لتحويل النفايات البلاستيكية إلى حمض الأسيتيك، المكوّن الرئيسي للخل، دون انبعاثات كربونية إضافية.
التقنية الجديدة تعتمد على محفّز ضوئي مبتكر مستوحى من آليات الطبيعة، حيث صمّم الفريق نظاماً تحفيزياً متسلسلاً يقوم على ذرات حديد مفردة موزّعة داخل هيكل من نتريد الكربون، وعند تعرّضه لأشعة الشمس، يطلق هذا النظام سلسلة تفاعلات كيميائية تفكك البوليمرات البلاستيكية الشائعة وتحولها انتقائياً إلى حمض الأسيتيك.
إعادة تدوير بلا حرارة ولا وقود أحفوري
على خلاف تقنيات إعادة التدوير التقليدية التي تعتمد على درجات حرارة مرتفعة أو طاقة مشتقة من الوقود الأحفوري، تعمل الآلية الجديدة في الماء وباستخدام ضوء الشمس فقط.
هذه الميزة تمنحها أهمية خاصة في معالجة الجزيئات البلاستيكية الدقيقة التي تنتشر في البيئات المائية ويصعب التخلص منها بالطرق التقليدية.
من الفطريات إلى المختبر
استلهم العلماء فكرتهم من بعض الفطريات التي تستخدم إنزيمات خاصة لتحليل المواد العضوية المعقدة عبر تفاعلات متتابعة، وبالطريقة ذاتها، صمّم الفريق مساراً تفاعلياً متدرجاً يفتّت البلاستيك خطوة بخطوة حتى يتحول إلى مركب ذي قيمة اقتصادية.
يقود البحث الدكتور يمين وو، أستاذ الهندسة الميكانيكية والميكاترونيات، بالتعاون مع طالب الدكتوراه وي وي، بدعم من معهد واترلو لتقنية النانو ومعهد المياه.
محفّز أحادي الذرة بدقة أعلى وكفاءة أكبر
جوهر الابتكار يكمن في استخدام ذرات حديد معزولة تعمل كمواقع نشطة دقيقة داخل البنية الكيميائية، ما يسمح بتحكم أكبر في التفاعل وتجنب إنتاج خليط من المواد الثانوية غير المرغوبة، والنتيجة: إنتاج انتقائي وفعّال لحمض الأسيتيك.
ويُعد هذا المركب مادة أساسية في صناعات الأغذية والكيماويات وأنظمة الطاقة، ما يعني أن العملية لا تزيل التلوث فحسب، بل تخلق أيضاً منتجاً ذا قيمة مضافة.
جدوى اقتصادية واعدة
أجرى الفريق تحليلاً تقنياً واقتصادياً أولياً، أظهر مؤشرات إيجابية على إمكانية تحويل الابتكار إلى تطبيق تجاري، ويرى الباحثون أن الجمع بين خفض التلوث وإنتاج مادة صناعية مطلوبة قد يفتح الباب أمام نموذج اقتصادي دائري أكثر استدامة.

ويمكن لهذه التقنية مُعالجة الجزيئات البلاستيكية الدقيقة مباشرة بدلاً من الاكتفاء بترشيحها من المياه.
ورغم أن النظام لا يزال في مرحلة المختبر، فإن الفريق يؤكد إمكانية تطويره وتوسيع نطاقه عبر تحسينات في هندسة المواد وعمليات التصنيع.
إذا نجحت هذه التقنية في الانتقال من المختبر إلى التطبيق الصناعي، فقد يتحول ضوء الشمس مستقبلاً من مصدر للطاقة النظيفة فحسب، إلى أداة فعالة لتنظيف الكوكب من إرثه البلاستيكي.