نمک خوراکی بازیافت پلاستیک را متحول می کند

محمد ربنواز، دانشیار دانشگاه ایالتی میشیگان و یکی از اعضای جدید آکادمی ملی مخترعان، همیشه بر این عقیده بوده است که درخشان ترین راه حل، ساده ترین راه حل است.

به گزارش تکناک، این فلسفه در آخرین مقاله تیم او که در مجله Advanced Sustainable Systems منتشر شده است، مشهود است.

ربنواز و همکارانش نشان دادند که کلرید سدیم یا همان نمک خوراکی، می‌تواند از مواد بسیار گران‌تری که برای کمک به بازیافت پلاستیک‌ها استفاده می‌شوند، بهتر عمل کند.

ربنواز گفت: این موضوع واقعاً هیجان انگیز است. ما به راه‌حل‌های ساده و کم‌هزینه برای مقابله با مشکل بزرگی مانند بازیافت پلاستیک نیاز داریم.

اگرچه پلاستیک ها در طول تاریخ با عنوان بازیافت پذیر به بازار عرضه شده اند، اما واقعیت این است که نزدیک به 90 درصد زباله های پلاستیکی در ایالات متحده به محل های دفن زباله یا زباله سوزها ریخته می شود و در محیط زیست آلودگی ایجاد می کنند.

یکی از دلایلی که پلاستیک ها بسیار دور ریختنی شده اند این است که مواد بازیافتی به اندازه کافی ارزشمند نیستند که بتوان منابع مورد نیاز برای تهیه آنها را خارج کرد.

بر اساس پیش‌بینی‌های این تیم تحقیقاتی، نمک خوراکی می‌تواند اقتصاد را تغییر دهد و هزینه‌ها را به شدت کاهش دهد. در یک نوع فرآیند بازیافت به نام پیرولیز می‌شود که از طریق ترکیبی از گرما و شیمی، نمک خوراکی بسیار کارآمد است.

اگرچه ربنواز انتظار داشت علت تاثیر نمک به دلیل این باشد که گرما را خوب هدایت می کند، اما بازهم از عملکرد خوب آن شگفت زده شد. این کاتالیزور یعنی مواد شیمیایی طراحی شده برای تحریک واکنش ها، از کاتالیزورهای گران قیمت بهتر عمل کرد و او معتقد است که تیمش به تازگی شروع به استفاده از پتانسیل آن کرده است.او گفت که علاوه بر این، این کار در حال حاضر مورد توجه کارخانه ها قرار گرفته است.

در واقع این تحقیق تا حدی توسط Conagra Brands که یک شرکت کالاهای بسته بندی مصرفی است، پشتیبانی شد. پیرولیز فرآیندی است که پلاستیک ها را به مخلوطی از ترکیبات ساده تر مبتنی بر کربن تجزیه می کند که به سه شکل گاز، روغن مایع و موم جامد خارج می شود.

ربنواز گفت که این ماده مومی اصولا غیرقابل قبول است، اما اغلب وزن بیش از نیمی از محصولات استخراج شده از روش‌های فعلی پیرولیز را تشکیل می دهد. حتی در صورت استفاده از کاتالیزورهایی که مفید هستند، آن‌ها اغلب سمی یا بسیار گران قیمت هستند تا در مدیریت پلاستیک‌های زباله استفاده شوند.

به عنوان مثال، پلاتین دارای خواص کاتالیزوری بسیار جذابی است، به همین دلیل است که از آن در مبدل های کاتالیزوری برای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای مضر از خودروها استفاده می شود. اما بسیار گران است، به همین دلیل است که دزدها مبدل های کاتالیزوری را در ماشین ها می دزدند.

ربنواز گفت: اگرچه بعید است که دزدها مواد مبتنی بر پلاتین را از یک راکتور پیرولیز متورم به سرقت ببرند، اما تلاش برای بازیافت پلاستیک با این کاتالیزورها همچنان مستلزم سرمایه‌گذاری هنگفتی است. کاتالیزورهای فعلی به اندازه کافی برای توجیه این هزینه کارآمد نیستند.

ربنواز گفت: هیچ شرکتی در جهان چنین پول نقدی برای سرمایه گذاری ندارد.

در آزمایش قبلی، ربنواز و تیمش نشان دادند که اکسید مس و نمک خوراکی به عنوان کاتالیزور برای تجزیه یک پلاستیک معروف به پلی استایرن عمل می کنند. اکنون، آنها نشان داده‌اند که نمک سفره به تنهایی می‌تواند محصول جانبی موم را در پیرولیز پلی اولفین‌ها از بین ببرد. پلی اولفین‌ها پلیمرهایی هستند که 60 درصد زباله‌های پلاستیکی را تشکیل می‌دهند.

ربنواز گفت: اولین آزمایش مهم بود، اما من تا زمانی که با پلی الفین ها کار نکردیم هیجان زده نشدم. پلی الفین ها بسیار بزرگ هستند و ما در بازیافت آنها از کاتالیزورهای گران قیمت بهتر عمل کردیم.

ربنواز گفت: هنگام استفاده از نمک خوراکی به عنوان کاتالیزور برای پیرولیز پلی اولفین ها، این تیم عمدتاً روغن مایع حاوی مولکول های هیدروکربنی مشابه آنچه در سوخت دیزل یافت می شود، تولید کرد. محققان نشان دادند که یکی دیگر از مزایای کاتالیزور نمک، قابلیت استفاده مجدد است.

ربنواز گفت: شما می توانید با شستن روغن به دست آمده با آب، نمک را بازیابی کنید.

همچنین محققان نشان دادند که نمک خوراکی به تجزیه چیزی که در اثر حرارت لایه‌های پلاستیکی متالیز شده به وجود می آید، کمک می‌کند، که معمولاً در بسته‌بندی مواد غذایی استفاده می‌شوند، مانند کیسه‌های چیپس سیب‌زمینی که در حال حاضر بازیافت نمی‌شوند.

اگرچه نمک خوراکی خالص نسبت به کاتالیزور پلاتین-آلومینا که تیم آن را با فیلم های متالیزه نیز آزمایش کردند، بهتر عمل نکرد، اما نتایج مشابه بودند و نمک گزینه ای کم هزینه تر است.

با این حال ربنواز تاکید کرد که فیلم های متالیزه در عین اینکه مفید هستند، ذاتا مشکل ساز هستند. او دنیایی را تصور می کند که در آن دیگر نیازی به چنین فیلم هایی نیست، به همین دلیل است که تیم او نیز در تلاش است تا آنها را با مواد پایدارتر جایگزین کند.

همچنین این تیم به کار برای پیشبرد پروژه پیرولیز خود ادامه خواهد داد.

این تیم هنوز به طور کامل محصولات گازی حاصل از تجزیه در اثر حرارت با نمک خوراکی را مشخص نکرده است. ربنواز معتقد است که تیم او می تواند این روش بازیافت را بهبود بخشد تا محصولات مایع حاوی مواد شیمیایی با کاربردهای ارزشمندتر از سوختن باشند.

بر اساس یک تجزیه و تحلیل اقتصادی اولیه و سریع، تیم تحقیقاتی تخمین زد که یک راکتور تجزیه می تواند سود خود را تنها با افزودن نمک، سه برابر کند.