كيف تصبح النفايات منجمًا للطاقة؟.. 8 تطبيقات تبهر العالم
أسماء السعداوي
نجح العلماء خلال العام المنصرم (2023) في استغلال المخلّفات التي كان سيؤول مصيرها إلى مكبّات النفايات، لإنتاج الكهرباء، أو أن تدخل بوصفها أحد مكونات عملية الإنتاج.
ومن مخلّفات النباتات والأجهزة الإلكترونية وبطاريات السيارات الكهربائية المستعملة إلى مياه الصرف الصحي، أصبح بالإمكان إنتاج الكهرباء والبطاريات الجديدة وتوربينات الرياح، أو حتى مقاعد جديدة بالمتنزهات، وفق تقارير اطلعت عليها منصة الطاقة المتخصصة.
ولن تُسهم إعادة تدوير النفايات في تقليل المُهدر وتحقيق عاملة الاستدامة فحسب، بل ستوفر -أيضًا- التكاليف، وتحمي البيئة، وتعود بالمنفعة الجميع.
مخلفات النباتات
في الولايات المتحدة، نجح علماء المختبر الوطني للطاقة المتجددة في إنتاج مادة الراتنج الصمغية المستخلصة من النباتات لربط شفرات توربينات الرياح.
إحدى المواد الحيوية المستعملة هنا هي مادة "سوربيتول" السكرية التي يُعثر عليها بسهولة في مخلّفات النباتات.
وتساعد المادة -واسمها "بيكان" (PECAN)- في ترشيد استهلاك الطاقة، وخفض انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري، وتتميز بالمتانة والقابلية لإعادة التدوير بكل سهولة وأمان.
ومع تزايد الاهتمام بإنتاج الكهرباء النظيفة، تشهد عمليات إنتاج توربينات الرياح وشفراتها تسارعًا، لكن ثمة تحدٍّ يفرض نفسه هنا، وهو أن مواد الراتنج التقليدية تستعمل النفط والكثير من الطاقة في إنتاجها، كما أنها غير قابلة للتدوير، ولذلك ظهرت الحاجة إلى تطوير مادة جديدة مستدامة.
مقاعد وطاولات
قريبًا، قد تنتفي الحاجة إلى دفن شفرات توربينات الرياح تحت الأرض، بل أصبح بالإمكان رؤيتها داخل المتنزهات العامة، بعدما كانت بعيدة في مزارع الرياح البرية أو البحرية.
ونجحت شركة كانفوس (Canvus) الأميركية الناشئة في تحويل الشفرات التي انتهى عمرها التشغيلي إلى مقاعد وطاولات وأحواض زارعة داخل المتنزهات العامة.
في البداية، ترسل شركات صناعة التوربينات، مثل فيستاس (Vestas) وجنرال إلكتريك (General Electric) وأفانغريد (Avangrid)، الشفرات المستعملة إلى مصنع "كانفوس" التي -بدورها- تُقطِّع الشفرات بوساطة منشار مطليّ بمادة الإيبوكسي.
وخلال تلك العملية، تستعمل الشركة مواد معادًا تدويرها مثل إطارات السيارات والأحذية ومخلّفات البلاستيك.
تحويل الخردة إلى طلاء!
في إسكتلندا، طوّر عالمان بجامعة إدنبرة طريقة لتحويل شفرات توربينات الرياح المستعملة إلى مسحوق يُستعمل لحماية المكونات الهندسية والإنشائية من عوامل التعرية والتآكل، ويُستعمل في طلاء شفرات التوربينات الجديدة.
يُشار هنا إلى أن شفرات توربينات الرياح تنتج بوساطة مواد مركبة تُمزج معًا بوساطة مادة "إيبوكسي" اللاصقة، ثم تُقوى بالألياف، وهو ما يجعل من تفكيك تلك الشفرات وإعادة تدويرها أمرًا صعبًا ومكلفًا.
الكهرباء من مياه الصرف
في مصر، نجح أستاذ الهندسة الكيميائية، الدكتور ناصر علي بركات، في إنتاج الكهرباء من خلية ميكروبية صغيرة باستعمال قطب ثلاثي الأبعاد من شعيرات الكربون متناهية الصغر.
والخلية الميكروبية هي وعاء يحتوي على مياه الصرف الصحي المتصلة بأقطاب موجبة وسالبة موصولة بلوحة دائرة تشبه -إلى حدّ ما- بطارية تجمع الكهرباء المُولّدة من المياه التي تحتوي على الميكروبات.
وفي تصريحات خاصة إلى منصة الطاقة المتخصصة، قال بركات، إن تلك الخلايا تعتمد على توليد الكهرباء باستعمال الميكروبات من الملوثات العضوية في مياه الصرف الصحي والصرف الصناعي.
وتفصيليًا، تُنتج خلايا الوقود الميكروبية الكهرباء من خلال امتصاص الطاقة المُهدرة من الميكروبات خلال التنفس الخلوي، بمعنى أن البكتيريا تمتص المواد الغذائية وما حولها، وتُطلق الإلكترونات، على خلاف البطارية المنتجة للكهرباء خلال التفاعل الكيمائي.
النفايات النووية
تمثّل إعادة التدوير حلًا عمليًا قد يخلّص العالم من كابوس إشعاعات النفايات النووية، وأيضًا إنتاج الكهرباء، إذ يشكّل التخلص من تلك النفايات مشكلة، ليس بسبب تكلفته الباهظة، وإنما لمخاطره الشديدة على الإنسان والبيئة.
وتتضمن تلك العملية إعادة معالجة الوقود النووي المُستهلَك لاستخلاص العناصر التي يُمكن استعمالها لإنتاج كميات أكبر من الكهرباء.
وعبر عملية بالغة التعقيد، يُبرَّد الوقود النووي الُمستهلَك أولًا، ثم يُعالج كيميائيًا لفصل عناصر مثل اليورانيوم والبلوتونيوم، ثم تُستَعمل في تصنيع أقطاب الوقود النووي التي من الممكن الاستفادة منها في إنشاء المفاعلات النووية لتوليد الكهرباء.
إنتاج الهيدروجين من البلاستيك
قد تُصبح نفايات البلاستيك الخطرة شيئًا من الماضي قريبًا، بعدما نجحت شركة كندية في تحويل البلاستيك إلى هيدروجين لاستعماله في خلايا الوقود وإنتاج الكهرباء.
وطوّر خبراء شركة فيوجن-وان الكندية (FusionOne) تقنية لتحليل البلاستيك لإنتاج الهيدروجين دون منتجات ثانوية ضارة أو انبعاثات.
وتفصيليًا، تُعَرَّض نفايات البلاستيك إلى بيئة شديدة الحرارة والندرة في الأكسجين، وهو ما يضمن تفكك سلسلة البوليمر الرابطة للجزيئات دون إطلاق انبعاثات، ثم يُبَرَّد الغاز التخليقي ويوضَع في نظام طرفي، ويُحوَّل البلاستيك إلى كهرباء ومنتجات أخرى.
النفايات تتحول إلى وقود بالطاقة الشمسية
في جامعة كامبريدج البريطانية، طوّر باحثون تقنية جديدة لتحويل البلاستيك إلى وقود مستدام ومنتجات أخرى، باستعمال الطاقة الشمسية فقط.
شهدت التجارب الأولية تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى غاز اصطناعي، الذي هو مكون حاسم لإنتاج الوقود السائل المستدام، كما حُوِّلَت الزجاجات البلاستيكية إلى حمض الجليكوليك الشائع استعماله في منتجات العناية بالبشرة.
استخلاص السيليكون
بعد انتهاء عمرها التشغيلي، لن تصبح ألواح الطاقة الشمسية "خردة" وسط النفايات، بل طوّر الباحثون في بلجيكا تقنية لاستخلاص السيليكون الموجود داخل تلك الألواح واستعماله لإنتاج بطاريات السيارات الكهربائية.
وعلاوة على ذلك، يعتقد معدّو الدراسة أن بودرة "إس آي/سي" المستخلصة من سيليكون الألواح الشمسية الخردة، قادرة على تعزيز أداء بطاريات السيارات الكهربائية، لتقطع مسافات أطول من الحالية خلال الشحنة الواحدة.
موضوعات متعلقة..
- تصنيع شفرات توربينات الرياح من مخلفات النباتات
- تطوير أول مفاعل يعمل بالطاقة الشمسية لتحويل النفايات إلى وقود
- توليد الكهرباء من النفايات في الجزائر يدخل حيز التنفيذ (صور)
اقرأ أيضًا..
- وزير النفط الليبي: مشروع الغاز المسال لم يكتمل.. وهذا رأيي في تخفيضات أوبك+ (2/2) - حوار
- إنتاج الهيدروجين الأخضر في 2023.. 7 دول عربية تتسابق نحو الريادة العالمية
- حقل غاز ضخم في مصر متوقف منذ اكتشافه في 2023
