يطرح التراكم السريع لنفايات البوليمرات تحديًا بيئيًا كبيرًا يستدعي إستراتيجيات مبتكرة لإدارة النفايات واسترداد الموارد، وتبرز إعادة التدوير الكيميائي عبر الانحلال الحراري بوصفها مسارًا واعدًا يحول النفايات البلاستيكية إلى منتجات ذات قيمة، وفي مقدمتها الزيوت الانحلالية التي قد تصلح وقودًا بديلًا في أنظمة الطاقة، غير أن استخدام هذه الزيوت في محركات حساسة كتوربينات الغاز يتطلب فحصًا دقيقًا لخصائصها وأدائها وآثارها البيئية والاقتصادية قبل أي اعتماد عملي واسع
وتتناول هذه الدراسة إمكان استخدام زيوت الانحلال الحراري المستخرجة من نفايات البلاستيك، وتحديدًا البوليسترين والبولي بروبيلين، وقودًا بديلًا في محركات التوربينات الغازية، فحللت خصائصها الفيزيائية والكيميائية، وقوّمت أداءها داخل المحرك، ووازنت بين مكاسبها الاقتصادية وكلفتها البيئية موازنة كمية شاملة تستند إلى مؤشرات قابلة للمقارنة
أولًا: أهداف الدراسة ومنهجيتها
أنتجت الدراسة زيوتًا انحلالية عالية الجودة من نفايات البوليسترين والبولي بروبيلين عبر الانحلال الحراري، وحللت خصائصها الفيزيائية الكيميائية، ثم قيّمت أداءها في محرك توربينات غازية قياسًا على وقود الطائرات التقليدي جيت أ، راصدة انبعاثات أكاسيد النيتروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون ودرجات حرارة غاز العادم واستهلاك الوقود النوعي للدفع، وأتبعت ذلك بتحليل بيئي اقتصادي يقارن الأثر البيئي الشامل ومؤشرات انبعاث الطاقة وكلفة الوقود بين الزيوت الانحلالية والوقود التقليدي
ثانيًا: أبرز النتائج
النتيجة الأولى: رفعت الزيوت الانحلالية انبعاثات أكاسيد النيتروجين بنسبة 61 في المئة لزيت البوليسترين وبنسبة 26 في المئة لزيت البولي بروبيلين مقارنة بالوقود التقليدي، وهي زيادة كبيرة ذات دلالة بيئية وصحية
النتيجة الثانية: ارتفعت انبعاثات أول أكسيد الكربون بنسبة 25 في المئة لزيت البوليسترين، بما يشير إلى احتراق أقل اكتمالًا في ظروف التشغيل المدروسة يستدعي الانتباه عند أي تطبيق عملي
النتيجة الثالثة: ازدادت درجات حرارة غاز العادم بنسبة 12.2 في المئة لزيت البوليسترين وبنسبة 8.7 في المئة لزيت البولي بروبيلين، بما يعكس اختلاف سلوك الاحتراق بين الزيتين والوقود المرجعي
النتيجة الرابعة: انخفض استهلاك الوقود النوعي للدفع بنسبة 13.8 في المئة لزيت البولي بروبيلين، بينما كانت تغيراته ضئيلة لزيت البوليسترين، بما يمنح زيت البولي بروبيلين ميزة أداء نسبية تستحق التوقف عندها
النتيجة الخامسة: أظهر التحليل البيئي الاقتصادي زيادة في الأثر البيئي بنسبة 68.2 في المئة للوقود الكامل من البوليسترين وبنسبة 64 في المئة للوقود الكامل من البولي بروبيلين، وارتفاع مؤشرات انبعاث الطاقة بنسبة 101 في المئة و57.8 في المئة على الترتيب مقارنة بوقود جيت أ
النتيجة السادسة: على الرغم من أن الزيوت الانحلالية خفضت كلفة الوقود بنسبة 15 في المئة، فإنها رفعت بدرجة كبيرة انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين، فجاءت المعادلة رابحة اقتصاديًا وخاسرة بيئيًا في صورتها الراهنة
ثالثًا: دلالات الدراسة وتطبيقاتها
تقدم هذه الدراسة فهمًا أعمق لدمج الانحلال الحراري لنفايات البلاستيك في أنظمة الطاقة، وتعزز مسار الاقتصاد الدائري الذي يعيد النفايات إلى دورة الإنتاج، لكنها في الوقت ذاته تنبه إلى أن المكسب الاقتصادي وانخفاض كلفة الوقود لا يكفيان وحدهما لتبرير الاعتماد، ما دامت الانبعاثات المرتفعة تلقي بظلالها على الجدوى البيئية، ومن ثم فإن تطوير معالجات لاحقة للزيوت أو تقنيات احتراق أنظف يظل شرطًا لانتقال هذه الزيوت من التجربة إلى التطبيق المستدام
وتشير هذه الموازنة إلى أن تطوير الزيوت الانحلالية ينبغي أن يمر عبر تحسين جودة احتراقها أو مزجها بنسب مدروسة مع الوقود التقليدي أو معالجتها كيميائيًا لخفض مكوناتها المولدة للانبعاثات، قبل أن تصبح خيارًا بيئيًا مقنعًا إلى جانب كونها خيارًا اقتصاديًا
وتضع الدراسة صانعي القرار أمام معادلة دقيقة، فالتخلص من النفايات البلاستيكية المتراكمة ضرورة بيئية بحد ذاته، وتحويلها إلى طاقة يبدو حلًا مزدوج الفائدة، إلا أن فائدة التدوير تتلاشى إذا جاءت على حساب جودة الهواء في محيط التشغيل وصحة القاطنين حوله، ما يجعل تقييم دورة الحياة الكاملة لأي وقود بديل خطوة لا غنى عنها قبل اعتماده
وخلاصة القول إن زيوت الانحلال الحراري من نفايات البوليسترين والبولي بروبيلين قابلة تقنيًا لتشغيل توربينات الغاز وبكلفة وقود أقل، غير أن ارتفاع انبعاثاتها يفرض موازنة دقيقة بين جدواها الاقتصادية وكلفتها البيئية قبل تبنيها وقودًا بديلًا
المصدر الأصلي: https://www.mdpi.com/2071-1050/16/19/8566
DOI: 10.3390/su16198566