جادوی نور خورشید و اسید باتری: تبدیل پلاستیک به دارو و رنگ

پژوهشگران دانشگاه کمبریج روشی نوین برای تبدیل زباله‌های پلاستیکی به مواد شیمیایی صنعتی ارزشمند توسعه داده‌اند که از نور خورشید و اسید باتری ماشین‌های دورریختنی استفاده می‌کند و نیاز به هیدروژن مشتق‌شده از سوخت‌های فسیلی را از بین می‌برد.

به گزارش سیلاد به نقل از Interesting Engineering، این فرآیند که فتوبازسازی اسیدی خورشیدی (solar-powered acid photoreforming) نام دارد، با جوشاندن پلاستیک‌های مصرف‌شده پس از مصرف، مانند بطری‌های PET، نایلون و پلی‌اورتان در اسید سولفوریک بازیافت‌شده از باتری‌های سرب-اسید فرسوده آغاز می‌شود. این مرحله زنجیره‌های پلیمری بلند را به اجزای مایع ساده‌تری مانند اتیلن گلیکول تبدیل می‌کند.

پژوهشگران سپس این هیدرولیزهای مایع را با یک سیستم کاتالیزور دو بخشی ساخته‌شده از نیتروژن کربن و مولیبدن سولفید کبالت ترکیب می‌کنند. وقتی در معرض نور خورشید قرار می‌گیرند، کاتالیزور پروتون‌ها و الکترون‌ها را از مولکول‌های مشتق‌شده از پلاستیک استخراج کرده و آنها را به نیتروآرن‌ها منتقل می‌کند که آنیلین‌ها را تولید می‌کند، که کلاسی از ترکیبات است که به‌طور گسترده در داروسازی، رنگ‌ها، مواد شیمیایی کشاورزی و مواد پیشرفته استفاده می‌شود و بازدهی آنها تا ۹۹ درصد نیز می‌رسد.

این سیستم موفق شد ۲۴ نیتروآرن مختلف را به آنیلین‌ها با بازدهی بین ۸۳ تا ۹۹ درصد تبدیل کند و حتی در حضور سایر گروه‌های شیمیایی که معمولاً با فرآیندهای صنعتی تداخل دارند، انتخاب‌پذیری بالایی را حفظ کرد.
 

فراتر از خود شیمی، پژوهشگران تخمین می‌زنند که این رویکرد می‌تواند انتشار کربن را تا ۷۷ درصد نسبت به روش‌های صنعتی متداول کاهش دهد. این کار همچنین به سمت یک مدل تولید چرخه‌ای گرایش دارد که در آن پلاستیک‌های زباله و اسید باتری فرسوده برای ایجاد مواد شیمیایی با ارزش بالا استفاده می‌شوند و به جای تبدیل شدن به آلاینده‌های زیست‌محیطی، بازیافت می‌شوند.

برخلاف بسیاری از سیستم‌های فتوکاتالیستی که به فلزات گرانبهای گران‌قیمت وابسته هستند، این رویکرد جدید از موادی که با وفور بیشتری یافت می‌شوند استفاده می‌کند و در عین حال کارایی خود را در شرایط اسیدی حفظ می‌کند. این فرآیند هم تحت نور خورشید شبیه‌سازی‌شده و هم تحت نورپردازی LED استاندارد کار کرد که نشان‌دهنده پتانسیل پیاده‌سازی عملی آن است.