تبدیل ماسک‌ها و بسته‌بندی‌های پلاستیکی مصرف شده به سوخت با میزان اُکتان بالا در دمای پایین!

اخبار

تبدیل ماسک‌ها و بسته‌بندی‌های پلاستیکی مصرف شده به سوخت با میزان اُکتان بالا در دمای پایین!

عدد اکتان (Octane Number) معیاری برای تعیین کیفیت احتراق سوخت در موتورهای احتراق داخلی می‌باشد. هرچه عدد اکتان بنزین بالاتر باشد، احتراق آن آرام‌تر بوده و بنزین باکیفیت‌تر می‌باشد.

در صورتی که بنزین مورد استفاده از کیفیت مناسبی برخوردار نباشد، می‌تواند اثرات زیان‌باری چون ایجاد مشکل و خرابی در موتور خودرو و ایجاد آلودگی در محیط زیست ایجاد نماید. کیفیت بنزین به پارامترهای متعددی بستگی دارد. بطور کلی یک بنزین مناسب، دارای احتراق خوب و پایدار در موتور بوده و میزان آلاینده‌های آن کم است. مهم‌ترین فعالیت و دغدغۀ یک پالایشگاه سوختی، تولید بنزین باکیفیت و عدد اکتان بالا می‌باشد.

یک فرآیند جدید می‌تواند پلی‌الفین‌های مصرف شده را در دمای زیر 100 درجه سلسیوس به ایزوآلکن‌های (iso-alkenes) مایع با ارزش بالا تبدیل کند. این روش‌ شکست گرماگیر زنجیره پلیمری کربن-کربن را با واکنش شاخه‌ای گرمازا همراه می‌کند، به این معنا که گرمای کمی برای تجزیه پلیمر مورد نیاز است. علاوه بر این، محققان توانستند که تقریباً تمام اقسام از محصولات استفاده شده مصرفی رایج را به این هیدروکربن‌های ارزشمند تبدیل کنند.

به دلیل مشکلات بازیافت پلیمرها از طریق روش‌های سنتی، مکانیکی، توجه به طور فزاینده‌ای به راه‌‌‌های نوآورانه که از لحاظ شیمیایی پلاستیک مصرف شده را به یا پلاستیک جدید یا مواد با ارزش‌تر تبدیل می‌کند، معطوف است. اما تبدیل پلی‌الفین‌ها، مانند پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن، به ویژه چالش برانگیز است، زیرا پیوند کربن-کربن بسیار پایدار است، بنابراین شکستن آن معمولاً انرژی زیادی می‌گیرد. محققان سعی کرده اند که این موضوع را از طریق همراه کردن واکنش گرماگیر با واکنش گرمازای دیگر برای تولید فرآیندهایی که در دماهای پایین انجام خواهد شد، مهار کنند. اما موانع فعال‌سازی معمولاً به این معناست که این‌ها به دماهای بیش از 200 درجه سانتی‌گراد نیاز دارند تا در سرعت قابل ارزیابی انجام پذیرند.

Johannes Lercher، متخصص فناوری شیمی و همکارانش در دانشگاه فنی مونیخ در آلمان و آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام در ایالات متحده، ترک‌خوردگی پلیمرها را با آلکیلاسیون آلکن‌های حاصله از ایزوبوتان یا ایزوپنتان همراه کردند. هر دوی این واکنش‌ها معمولاً انرژی‌های فعال‌سازی زیادی دارند. اما، در کار قبلی Lercher و همکاران نشان دادند که حالت‌های انتقال باردارشده واکنش‌دهنده‌های غیر یونی در محیط‌های واکنشی شدیداً یونی پایدار می‌شوند. این امر می‌تواند انرژی فعال‌سازی یک واکنش را کاهش دهد.

در کار حاضر، محققان مطرح می‌کنند که هر دو این واکنش‌ها واسطه‌های یون کربنیوم دارند. بنابراین این امکان را می‌دهند یک نوع از گونه‌های اسید لوئیس که در مایع یونی کلروآلومینات تولید ‌شود تا هر دو واکنش را کاتالیز کند و این فرآیند واکنش همراه شده به تبدیل تقریباً کامل فقط در دمای 70 درجه سانتی‌گراد ادامه می‌دهد. محققان اجزای سوخت با میزان اکتان بالا را از محصولات استفاده شده مصرفی رایج مانند بسته‌بندی LDPE و ماسک FFP2 تولید کردند. این واکنش به مقدار زیادی آلکان شاخه‌ای مانند ایزوپنتان نیاز دارد، اما Lercher استدلال می‌کند که این امر در یک محیط صنعتی مشکل‌ساز نخواهد بود. او توضیح می‌دهد: «آنچه که حاصل می‌کنید مخلوطی از آلکان‌های سبک‌تر و سنگین‌تر است. اجزای سنگین‌تر که به عنوان سوخت استفاده می‌کنید، اجزای سبک‌تر که بازیافت می‌کنید و به ‌عنوان عوامل آلکیله‌کننده بعدی استفاده می‌کنید.»

ماسک ffp2 چیست؟ FFP نام استاندارد اروپایی EN149 است که معرف سطح ماسک در برابر ورود ویروس می‌باشد. Filtering Face Piece به معنی قطعه فیلتر پوشاننده صورت است که استانداردی برای ماسک‌های بینی و دهان محسوب می‌شود. عدد 2 در ماسک‌های ffp2 نشان‌دهنده کارایی آن تا حد 94% است.

Yutan Getzler، شیمی‌دان پلیمر در کالج Kenyon در ایالات متحده، می‌گوید: «این از هر لحاظ بسیار هیجان‌انگیز است. “به راستی شیمی بسیار جالبی وجود دارد که آن‌ها در آن‌جا مطرح کردند: دارا بودن توانایی برای برداشتن موانع در این فرآیندها خارج از کنترل است، به نظر می‌رسد استفاده واقعاً جالبی از مایعات یونی است و ظاهراً پتانسیل در آنجا وجود دارد.” او همچنین تحت تأثیر این واقعیت است که کاتالیزور بر پایه آلومینیوم – فراوان ترین فلز روی زمین – نسبت به پلاتین یا پالادیوم، است. اما، او در مورد این واقعیت که محصول نهایی یک سوخت است محتاط است. او می‌گوید: وقتی در حال سوختن آن هستید، آن را اقتصاد چرخشی کربن می‌نامند – مردم دوست دارند این کار را انجام دهند، اما من از نظر فلسفی با آن مخالفم.

اگرچه، Lercher حق به جانب است، استدلال می‌کند که می‌تواند به مردم اجازه دهد از پلاستیک مصرف شده در مقیاس محلی‌تر استفاده کنند. او می‌گوید: «مشکل پلاستیک این است که ما یک محصول بشر ساخته را که در نظر گرفته می‌شود، دائمی باشد در حجم بسیار وسیعی توزیع می‌کنیم و به منظور حل این مشکل باید دوباره آن را جمع کنیم.» “من عمداً این را ثبت نکرده‌ام: آنچه ما ارائه می‌دهیم؛ یک مسیر دمای پایین، ارزان و به راحتی قابل دسترس برای استفاده از آن زباله به جای سوزاندن ساده آن است.”