بحران روزافزون زباله های الکترونیکی و پلاستیکی ، به ویژه باتری های لیتیوم و پلاستیک های پت ، یک چالش مهم برای محیط زیست و صنعت بازیافت است. در عین حال ، محققان چینی روشی نوآورانه ، پایدار و مقرون به صرفه ایجاد کرده اند که با استفاده از نور خورشید ، این دو نوع زباله را به مواد شیمیایی ارزشمند تبدیل می کند.
به گزارش Business News ، بحران زباله های الکترونیکی و پلاستیکی در جهان یک چالش بزرگ برای محیط زیست و صنعت بازیافت ایجاد کرده است. هر ساله میلیون ها باتری لیتیوم و هزاران تن پلاستیکی وارد چرخه زباله می شوند و بسیاری از آنها قابل بازیافت هستند. محققان چینی اکنون روشی نوآورانه ایجاد کرده اند که می تواند دو نوع زباله – لیتیوم -فسفات (LFP) و پلاستیک (PET) را به کمک نور خورشید به مواد شیمیایی با ارزش تبدیل کند. این دستاورد می تواند مسیر بازیافت چرخشی و شیمی سبز را تغییر دهد.
باتری های LFP را به کاتالیزور خورشیدی قدرتمند تبدیل کنید
تیم تحقیقاتی موفق به ایجاد کاتالیزور Fe₂o₃/گرافیت باتری های LFP مصرفی شد. این فرایند شامل جداسازی فسفات آهن (FEPO₄) و آند گرافیت بود. گرافیت با از بین بردن یون های لیتیوم برای افزایش جذب نور تصفیه شد. سپس آهن از FEPO₄ استخراج شد و با استفاده از کنترل کنترل شده و کنترل شده در گرافیت بازیافت شده استفاده شد.
نتیجه یک ترکیب ترکیبی Feox/Graphite بود که هم می تواند نور کربن گسترده و هم قدرت کاتالیزوری بالای اکسید آهن را جذب کند. مطالعه با میکروسکوپ الکترونی نشان داد که نانوذرات Fe₂o₃ به طور یکنواخت بر روی سطح پخش شده و می توانند گرمای خورشیدی را به طور کارآمد تولید کنند و واکنش های کاتالیزوری را تقویت کنند.
Deptse Pet تلاش با سوریه
برای آزمایش عملی ، کاتالیزور برای تجزیه پلاستیک PET (پلی استر با قدرت بالا) در معرض نور خورشید شبیه سازی شده قرار گرفت. نتیجه شگفت انگیز بود: طی یک ساعت ، 2 ٪ از حیوانات خانگی تجزیه شد و 2 ٪ به یک مونومر با خلوص بالا تبدیل شدند. این راندمان بیش از سه برابر و هشت برابر بهتر از روشهای حرارتی معمولی در همان دما بود.
مطالعه سینتی نشان داد که بهبود عملکرد عمدتاً ناشی از گرمایش موضعی ناشی از انرژی خورشید است ، نه واکنش های فتوشیمیایی. علاوه بر راندمان بالاتر ، این روش مصرف انرژی کمتری داشت.
دوام و ثبات در استفاده طولانی مدت
در آزمایشات دوام ، کاتالیزور پس از 2 چرخه توانست بیش از 5 ٪ از راندمان اولیه خود را حفظ کند. به گفته گالینگ وانگ ، استاد دانشگاه مهندسی هاربین و نویسنده مطالعه ، این ثبات برای استفاده صنعتی بسیار مهم است.
آزمایشات در مورد نتایج واقعی و فوق العاده
برای شبیه سازی شرایط واقعی ، تیم تحقیقاتی یک راکتور خورشیدی در فضای باز طراحی کرده است. این سیستم با استفاده از لنزهای Frenll به دمای بالاتر از 2 درجه سانتیگراد رسید تا روی 2 درجه سانتیگراد متمرکز شود و در 5 دقیقه موفق به تبدیل PET به مونومر و تولید 2 گرم BTH با راندمان 5 ٪ شد.
این راکتور حتی قادر به پردازش انواع PET پس از مصرف – از جمله بطری های رنگی ، فیلم های پلاستیکی ، منسوجات و جعبه های ناهار – بدون مشکل و با همان کارایی ، حتی در حضور رنگدانه های مخلوط و پلیمرها بود.
ارزیابی اقتصادی و زیست محیطی
با استفاده از نرم افزار Aspen Plus ، یک سناریوی صنعتی برای پردازش سالانه 6000 تن PET مدل سازی شد. نتیجه نشان داد که حداقل قیمت فروش با استفاده از BHT 5 ٪ ارزان تر از مواد اولیه جدید تولید شده است.
از نظر محیطی ، مصرف انرژی کمتری نسبت به فرآیندهای حرارتی سنتی داشت و توانست بیش از 3 تن آلاینده اسیدی و 3.5 تن انتشار گازهای گلخانه ای را معادل دی اکسید کربن در سال کاهش دهد.
پتانسیل گسترده برای مدیریت پسماند
طبق IE ، روش ساخت این کاتالیزور به روشی مدولار طراحی شده است ، بنابراین می توان آن را برای انواع پلاستیک و ترکیبات باتری بهینه کرد. این انعطاف پذیری پتانسیل بالای آن را برای استفاده در بازیافت چرخشی و شیمی سبز نشان می دهد.
محققان قصد دارند تولید را در مقیاس صنعتی افزایش دهند ، بهبود انرژی را بهبود بخشند و یک فرایند تولید یکپارچه تری ایجاد کنند. آنها همچنین به دنبال بررسی تأثیر فرسودگی باتری بر عملکرد کاتالیزور برای بهبود کارآیی آن در جریان های مختلف زباله هستند.
این دستاورد چینی نشان می دهد که با نوآوری و استفاده از زباله های هوشمند زباله های کم مصرف ، می توان راه حل های پایدار و مقرون به صرفه برای بحران زباله جهانی پیدا کرد. تبدیل باتری های LFP قدیمی و PET به مواد با ارزش با کمک انرژی خورشیدی نه تنها از نظر اقتصادی سودآور است ، بلکه اثرات محیطی مثبت قابل توجهی نیز دارد. این فناوری می تواند آینده بازیافت صنعتی را تغییر داده و گام مهمی در جهت اقتصاد چرخشی و کربن باشد.
