تکنولوژی
رشد ۹۰٪ خلوص در سوخت مشتق شده از زباله‌های خانگی با استفاده از حلقه شیمیایی
محققان دانشگاه ایالتی اوهایو با استفاده از فناوری حلقه شیمیایی، موفق به تبدیل زباله‌های پلاستیکی، کاغذ و ضایعات مواد غذایی به سینگاز با خلوص ۹۰٪ شدند. این روش به تولید مواد شیمیایی و سوخت‌هایی چون فرمالدهید و متانول کمک می‌کند و می‌تواند کربن‌زدایی تولید انرژی را تسریع کند.
محققان دانشگاه ایالتی اوهایو در حال پیشرفت‌های قابل توجهی در مقابله با چالش‌های محیطی ناشی از پلاستیک‌های زائد، کاغذ و ضایعات غذایی هستند. مطالعه اخیر آن‌ها بر روی یک فناوری تحول‌ساز تمرکز دارد که این مواد را به سینگاز تبدیل می‌کند؛ ماده‌ای که به‌طور گسترده‌ای برای تولید مواد شیمیایی و سوخت‌هایی مانند فرمالدهید و متانول استفاده می‌شود. با استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته، محققان به ارزیابی کارایی روشی به نام حلقه شیمیایی پرداختند که موثر در تجزیه مواد زائد و تولید سینگاز با کیفیت بالا بود. نویسنده اصلی این مطالعه، ایشانی کارکی کودوا، دانشجوی دکترای مهندسی شیمی و بیومولکولی در دانشگاه اوهایو، اهمیت این روش را با تأکید بر مزایای پتانسیلی آن بیان کرد و اشاره کرد که افزایش خلوص سینگاز امکان استفاده‌های جدید در صنایع مختلف را می‌گشاید. در حال حاضر، بیشتر روش‌های تجاری سینگاز با سطح خلوصی بین ۸۰٪ تا ۸۵٪ تولید می‌کنند. در مقابل، تیم کودوا به سطح خلوص قابل توجهی در حدود ۹۰٪ دست یافت که تنها در عرض چند دقیقه کامل می‌شود. این بهبود بسیار حیاتی است، زیرا سطوح خلوص بالاتر، سینگاز را به عنوان ماده خام مفید می‌سازد. این تحقیق نوآورانه بر پایه دهه‌ها مطالعات در دانشگاه اوهایو است که پیش‌تر توسط لیانگ-شیه فن، استاد برجسته در همان دپارتمان، رهبری شده بود. کار فن شامل بررسی فناوری حلقه شیمیایی برای تبدیل سوخت‌های فسیلی، گاز فاضلاب و زغال‌سنگ به هیدروژن، سینگاز و سایر محصولات جانبی ارزشمند بوده است. سیستم نوآورانه توسعه یافته در این مطالعه شامل دو راکتور است. اولین آن یک کاهش‌دهنده تخت متحرک است که زباله را با استفاده از اکسیژن موجود در مواد اکسید فلزی می‌شکند. دوم آن یک بستر سیال‌پذیر محفظه احتراق است که به اکسیداسیون مجدد کمک می‌کند و فرآیند را کارآمد می‌سازد. این تنظیم تا ۴۵٪ عملیات کارآمدتر امکان‌پذیر می‌سازد و در عین حال حدود ۱۰٪ سینگاز پاک‌تر نسبت به روش‌های دیگر تولید می‌کند. داده‌های اخیر از آژانس حفظ محیط زیست نشان می‌دهد که در سال ۲۰۱۸، ایالات متحده حدود ۳۵.۷ میلیون تن پلاستیک تولید کرده است که حدود ۱۲.۲٪ از آن به‌عنوان زباله‌های جامد شهری طبقه‌بندی شده‌اند، از جمله ظروف پلاستیکی، کیسه‌ها، لوازم خانگی، مبلمان، ضایعات کشاورزی و ضایعات غذایی. روش‌های سنتی مدیریت زباله مانند دفن و سوخت‌زایی اغلب خطرات زیست‌محیطی را به دنبال دارند، که روش‌های جایگزین محققان به‌خصوص به موقع به‌نظر می‌رسند. تیم اوهایو استیت محاسبه کرد که رویکردشان می‌تواند انتشار کربن را تا ۴۵٪ نسبت به فرآیندهای معمول کاهش دهد. این تحقیق با تلاش‌های روزافزونی در صنعت برای توسعه فناوری‌های پایدار بیشتر در بخش شیمی هم‌خوانی دارد. هم‌نویسنده شکهار شیده، دانشجوی دکترا در رشته مهندسی شیمی و بیومولکولی در دانشگاه اوهایو، اهمیت گذار به روش‌هایی که تولید انرژی را از کربن‌زدایی می‌کند، مورد تأکید قرار داد. برخلاف فناوری‌های پیشین که به‌صورت جداگانه با ضایعات زیست‌توده و پلاستیک کار می‌کردند، این تکنیک جدید می‌تواند به‌صورت همزمان انواع مختلف مواد را پردازش کند. محققان درباره نتایج کار خود خوش‌بین هستند و انتظار داده‌های دقیق‌تر از شبیه‌سازی‌های جاری را دارند. با نگاه به آینده، تیم قصد دارد آزمایش‌هایی بیشتری با اجزای مختلف انجام داده و قابلیت بازارپذیری تکنولوژی خود را ارزیابی کند. کودوا قصد تیم را برای گسترش تمرکز به زباله‌های جامد شهری منبع‌یابی‌شده از مراکز بازیافت بیان کرد. او گفت: "کار در آزمایشگاه ادامه دارد و بر تجاری‌سازی این فناوری و پیشبرد کربن‌زدایی در صنعت تمرکز دارد." با افزایش بحران آلودگی، تلاش‌هایی از این دست ممکن است نمایان کردن نقشی اساسی در بازنگری زباله به عنوان یک منبع باشد و شاید راهی به سوی آینده‌ای پایدارتر ارائه دهد.
