تبدیل اسید باتری فرسوده به هیدروژن و تجزیه پلاستیک

اسید باتری‌های قدیمی خودرو معمولاً چیزی شبیه یک دردسر جدی تلقی می‌شود: خورنده، کثیف و پس از بازیابی سرب، بی‌فایده به نظر می‌رسد. اما پژوهشگران دانشگاه کمبریج راهی پیدا کرده‌اند تا این مایع ناخواسته را به ماده‌ای بسیار ارزشمندتر تبدیل کنند. در یک مطالعه جدید در مجله Joule، آن‌ها نشان می‌دهند که اسید باتری مستعمل می‌تواند هم‌زمان به تجزیه زباله‌های پلاستیکی و تولید هیدروژن پاک کمک کند.

این نوع شیمی تا وقتی اعداد با هم جور درنیایند، غیرممکن به نظر می‌رسد. تیم پژوهشی می‌گوید راکتور خورشیدی آن‌ها بیش از 260 ساعت بدون افت محسوس عملکرد کار کرده است، نشانه‌ای از اینکه این فرایند شاید بسیار بادوام‌تر از بسیاری از ایده‌های اولیه آزمایشگاهی باشد. مهم‌تر از آن، پژوهشگران معتقدند این روش می‌تواند برای چندین نوع زباله پلاستیکی به کار برود، نه فقط برای مجموعه‌ای محدود از مواد.

پیوند یک جریان زباله با جریانی دیگر

جذابیت این ایده روشن است. جهان زیر بار پلاستیک در حال غرق شدن است و هر سال صدها میلیون تن پلاستیک تولید می‌شود، در حالی که نرخ بازیافت همچنان به‌طور دردناکی پایین است. هم‌زمان، باتری‌های سرب‌اسیدی خودرو مقدار قابل توجهی اسید دارند، اما این اسید معمولاً پس از جدا شدن فلز ارزشمند، خنثی و دور ریخته می‌شود. دو مشکل زباله‌ای. یک راه‌حل عملی.

سال‌هاست دانشمندان می‌دانند که اسیدها می‌توانند به شکستن ساختار پلاستیک کمک کنند. مشکل اصلی دوام بود. بیشتر کاتالیزورها نمی‌توانند برای مدت طولانی شرایط سخت اسیدی را تحمل کنند و همین موضوع استفاده در مقیاس بزرگ را دشوار می‌کند. کی کوارتنگ، نویسنده اصلی این مطالعه و دانشجوی دکتری در کمبریج، گفت چالش اصلی پیدا کردن یک فتوکاتالیزور ارزان بود که بتواند در چنین محیطی بدون فروپاشی دوام بیاورد.

نقطه عطف همین‌جا بود. تیم پژوهشی کاتالیزوری ساخت که در برابر اسید خرد نمی‌شود و در عوض اجازه می‌دهد یک چرخه بسته شکل بگیرد؛ چرخه‌ای که در آن یک جریان زباله صنعتی به ورودی یک فرایند مفید دیگر تبدیل می‌شود. نتیجه، یک سیستم چرخشی است که کمتر شبیه بازیافت سنتی و بیشتر شبیه بازاندیشی کامل درباره زباله به نظر می‌رسد.

نور خورشید، اسید و پلاستیک در یک راکتور

این فرایند که پژوهشگران آن را «بازفرآوری نوری اسیدی با انرژی خورشیدی» می‌نامند، به طرز شگفت‌انگیزی ساده و هوشمندانه است. ابتدا اسید باتری مستعمل به تجزیه زباله پلاستیکی و تبدیل آن به مواد شیمیایی ساده‌تر مانند اتیلن گلیکول کمک می‌کند؛ ترکیبی که در محصولاتی از ضدیخ گرفته تا جوهر کاربرد دارد. سپس نور خورشید بقیه کار را انجام می‌دهد و فتوکاتالیزور مخلوط را به هیدروژن و اسید استیک تبدیل می‌کند؛ همان ترکیب اصلی موجود در سرکه.

به زبان ساده، این سیستم پلاستیک دورریخته‌شده و اسید دورریخته‌شده را به چیزی با ارزش انرژی واقعی تبدیل می‌کند. این دقیقاً همان نوع شیمی است که بخش انرژی پاک دوست دارد: فشرده، کارآمد و در صورت امکان برای مقیاس‌پذیری، بالقوه کاربردی در دنیای واقعی. تیم پژوهشی همچنین گزارش داده است که کاتالیزور برای 11 روز، یعنی حدود 264 ساعت، بدون افت معنادار عملکرد فعال مانده است.

البته هنوز با یک محصول تجاری نهایی فاصله زیادی وجود دارد. پژوهشگران تأکید می‌کنند که آزمایش‌های بیشتری لازم است، به‌ویژه برای فهم این موضوع که راکتورها چه مدت دوام می‌آورند و در شرایط خارج از محیط کنترل‌شده چگونه رفتار می‌کنند. و نه، این روش درمان قطعی بحران جهانی پلاستیک نیست. بازیافت متداول همچنان اهمیت دارد و احتمالاً برای مدت زیادی هم مهم خواهد ماند.

با این حال، پیام کلی را به‌سختی می‌توان نادیده گرفت. زباله لزوماً نباید زباله باقی بماند. همان‌طور که اروین ریزنر، نویسنده ارشد این مطالعه، گفته است، ایده این است که از چیزی که در غیر این صورت دور ریخته می‌شد، ارزش خلق شود. استفاده از نور خورشید و اسید باتری دورریخته‌شده برای تولید هیدروژن شاید همه مشکلات زیست‌محیطی را حل نکند، اما می‌تواند مسیر جدید و بسیار امیدوارکننده‌ای را باز کند.