تحويل نفايات البلاستيك وحطب الذرة إلى فحم نباتي لتحسين التربة ومعالجة المياه

توصل باحثون أميركيون إلى ابتكار طريقة جديدة لإعادة تدوير النفايات البلاستيكية عند خلطها مع نفايات الذرة وتحويلها إلى فحم مسامي يمكن إضافته لتحسين وتهوية التربة الزراعية.

وبحسب البيان الصحفي الصادر عن جامعة كاليفورنيا ريفرسايد، فان الطريقة الجديدة تأتي في إطار الجهود التي يبذلها العلماء للتخلص والاستفادة من تراكم ملايين الأطنان من النفايات البلاستيكية المنتجة كل عام، والتي غالبا ما ترمى في مقالب القمامة وتؤدي لانسداد الترع والأنهار وتلويث التربة والبحار والمحيطات.

نحو الاستفادة من البلاستيك

يقول البيان الصادر عن الجامعة إن أعضاء الفريق البحثي بقيادة البروفيسورة كانديس ليزلي عبد العزيز الأستاذة المساعدة في كلية الهندسة الكيميائية والبيئية نجحوا في ابتكار طريقة لتحويل النفايات البلاستيكية إلى شكل مسامي للغاية من الفحم أو ما يطلق عليه الفحم النباتي الذي تبلغ مساحته حوالي 400 متر مربع لكل غرام من الكتلة، ويمكن إضافته إلى التربة لتحسين احتباس الماء وتهوية الأراضي الزراعية.

وأضاف البيان أن مثل هذا الفحم النباتي يلتقط الكربون، ويمكن إضافته لتسميد التربة لأنها تتحلل بشكل طبيعي.

ووفقا لما جاء في الدراسة المنشورة في دورية “إيه سي إس أوميغا” (ACS Omega) التابعة للجمعية الكيميائية الأميركية، فقد تمت عملية تحويل النفايات البلاستيكية إلى فحم عبر عدة خطوات تبدأ بخلط أنواع شائعة من البلاستيك مع نفايات الذرة من بقايا السيقان والأوراق والقشور والكيزان، والمعروفة جميعها باسم حطب الذرة.

وبعد ذلك يتم طهي الخليط باستخدام ماء ساخن مضغوط بدرجة عالية وفقا لعملية تعرف بالكربنة الحرارية المائية، وهي عملية كيميائية لتحويل المركبات العضوية إلى كربونات مركبة.

ثم يتم إنتاج الفحم عالي المسامية باستخدام البوليسترين، والبلاستيك المستخدم في تغليف الستايروفوم، والتي يتم تصنيعها كألواح عزل للمباني والجدران والأسقف والأساسات كعازل حراري وحاجز مائي، وكذلك البولي إيثيلين تيريفثاليت “بي إي تي” (PET)، وهي المادة المستخدمة لصنع زجاجات المياه والصودا من بين العديد من المنتجات الأخرى.

دراسات سابقة

وكان الفريق البحثي اتبع في دراسته جهدا سابقا ناجحا لاستخدام حطب الذرة وحده لصنع الفحم النشط المستخدم في تصفية الملوثات من مياه الشرب.

وفي الدراسة السابقة كان الفحم المصنوع من حطب الذرة وحده المنشط بهيدروكسيد البوتاسيوم قادرا على امتصاص 98% من الفانيلين الملوث من عينات مياه الاختبار.

أما في الدراسة الجديدة فقد أراد فريق جامعة كاليفورنيا ريفرسايد معرفة ما إذا كان الفحم النشط المصنوع من مزيج من حطب الذرة والبلاستيك يمكن أن يكون أيضا وسيلة فعالة لمعالجة المياه.

وبحسب بيان الجامعة، فإنه يمكن إعادة توجيه النفايات البلاستيكية لتنظيف تلوث المياه، لكن الفحم المنشط المصنوع من الخليط امتص فقط حوالي 45% من الفانيلين في عينات مياه الاختبار، مما يجعله غير فعال لتنظيف المياه.

وقالت البروفيسورة كانديس “نعتقد أنه لا يزال هناك بعض البلاستيك المتبقي على سطح المواد، مما يمنع امتصاص بعض جزيئات (الفانيلين) على السطح، ومع ذلك فإن القدرة على صنع فحم مسامي للغاية من خلال الجمع بين النفايات البلاستيكية والكتلة الحيوية النباتية (حطب الذرة) يعد اكتشافا مهما كما هو مفصل في ورقتنا العلمية”.

وأضافت “يمكن أن يكون الفحم الحيوي مفيدا للغاية، لأنه مادة ذات مساحة سطحية عالية جدا، إذا توقفنا عند الفحم ولم نجعله يتحول إلى الكربون المنشط أعتقد أن هناك الكثير من الطرق المفيدة التي يمكننا استخدامها”.

صعوبة تدوير البلاستيك

وبناء على ما جاء في بيان جامعة كاليفورنيا ريفرسايد، فإن البلاستيك هو في الأساس شكل صلب من البترول الذي يتراكم في البيئة، حيث يلوث ويشتبك ويخنق ويقتل الأسماك والطيور والحيوانات الأخرى التي تتناوله عن غير قصد، كما أنه يتحلل أيضا إلى جزيئات دقيقة يمكن أن تدخل إلى أجسامنا وتتلف الخلايا أو تحفز التفاعلات الالتهابية والمناعة.

لكن حسب بيان الجامعة فإن إعادة تدوير البلاستيك المستعمل تكلف أكثر من تكلفة صنع بلاستيك جديد من البترول لسوء الحظ.

وبشأن الاستفادة من النفايات البلاستيكية ونفايات الكتلة الحيوية معا، تقول كانديس “مختبرنا يتبع نهجا مختلفا لإعادة التدوير، فهو مكرس لإعادة منتجات النفايات الضارة مثل البلاستيك ونفايات الكتلة الحيوية النباتية إلى الاقتصاد عن طريق إعادة تدويرها إلى سلع قيمة”.

وأضافت “أشعر أن لدينا نهجا لإعادة تدوير البلاستيك عندما يمكنك رميه (مع الكتلة الحيوية) واستخدام الفحم لتحسين التربة”، لكنها نبهت إلى أن هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به لإثبات فائدة مثل هذا الفحم في الزراعة.