العلماء يحولون نفايات المحيطات إلى طرق، وهو أمر ناجح بالفعل

يقوم باحثون في هاواي باختبار ما إذا كان من الممكن إعادة استخدام النفايات البلاستيكية وشباك الصيد المهجورة بأمان في الطرق الإسفلتية.

هاواي تعاني من النفايات البلاستيكية. وتعد عملية إعادة التدوير صعبة ومكلفة بالنسبة للدولة الجزيرة، خاصة عندما تشمل النفايات الحطام البحري الذي يبقى في مياه المحيط المحيطة. يختبر الباحثون في هاواي طريقة لتحويل شباك الصيد المهملة والقمامة البلاستيكية المنزلية إلى طرق أسفلتية. تشير التجارب المبكرة إلى أن هذه المواد يمكن أن تمنح بعض نفايات الجزر استخدامًا محليًا عمليًا في نهاية عمرها الافتراضي.

قدم جيريمي أكسوورثي، الباحث في مركز أبحاث الحطام البحري (CMDR) بجامعة هاواي باسيفيك، نتائج الفريق في اجتماع الربيع للجمعية الكيميائية الأمريكية (ACS).

“يبحث هذا العمل فيما إذا كان استخدام المواد البلاستيكية المعاد تدويرها في طرق هاواي هو المسؤول،” يقول أكسوورثي. “من خلال إعادة استخدام النفايات البلاستيكية الموجودة بالفعل في هاواي، يمكننا تقليل الآثار البيئية والاقتصادية لنقل النفايات البلاستيكية من الجزر، أو حرقها أو إلقائها في مدافن النفايات الفائضة في هاواي”.

يوفر طريق الأسفلت منفذاً محلياً

منذ عام 2020، تم رصف معظم الطرق في هاواي بالإسفلت المعدل بالبوليمر (PMA) لجعل الرصيف أقوى وأطول عمرًا. بالمقارنة مع الأسفلت العادي، فإن PMA أكثر مرونة وقدرة أفضل على مقاومة التشققات والتآكل والأضرار الناجمة عن المياه.

هذه الصفات مفيدة بشكل خاص في مناخ هاواي الاستوائي. يتم إنتاج PMA عن طريق ذوبان كريات ستيرين بوتادين ستايرين (SBS؛ نوع من البوليمرات المشتركة) في مادة رابطة أسفلتية لزجة مصنوعة من البترول. يتم بعد ذلك خلط المادة الرابطة مع الركام الساخن (الصخور والرمل) داخل أسطوانة دوارة بحيث تغطي المادة بالكامل.

وكان السؤال المطروح هو ما إذا كانت نفايات البلاستيك يمكن أن تحل محل أو تكمل بعض تلك المواد الموجودة في رصف الطرق باعتبارها طريقًا أكثر فائدة للتخلص منها. أرادت وزارة النقل في هاواي (HDOT) معرفة كيفية أداء الأسفلت المصنوع من البلاستيك المعاد تدويره، وما إذا كان من الممكن أن يطلق مواد بلاستيكية دقيقة أو مواد كيميائية ذات صلة في البيئة. للتحقيق في الأمر، اتصلت HDOT بالكيميائية البيئية جينيفر لينش، مديرة CMDR وقائدة فريق البحث.

أصبحت شباك الصيد مادة اختبارية

قدم HDOT طلبين لفريق لينش. أولاً، احتاج القسم إلى شباك صيد مهجورة تم جمعها من البيئة البحرية في هاواي لاستخدامها في الأسفلت المعدل البلاستيكي المعاد تدويره. يقول لينش: “إن معدات الصيد البلاستيكية المهجورة هي أكبر مساهم في مشكلة الحطام البحري في هاواي”. “حتى الآن، قام مشروع المكافأة التابع لـ CMDR، والذي يدفع مكافأة مالية للصيادين التجاريين المرخصين لإزالة الحطام البحري، بإزالة 84 طنًا من معدات الصيد الكبيرة المهجورة من المحيط الهادئ.”

ثانيًا، طلبت HDOT من الباحثين اختبار ما إذا كان الرصيف المصنوع من النفايات البلاستيكية يتخلص من جسيمات بلاستيكية أكثر من الرصيف القياسي المعدل باستخدام SBS. يوضح لينش: “إن مختبر CMDR مجهز بأحدث الأجهزة الكيميائية لقياس وتوصيف المواد البلاستيكية الدقيقة في العينات البيئية”. “هذه القدرة فريدة ومؤثرة بشكل لا يصدق، خاصة عندما تقترن بمشروعنا لإزالة الحطام البحري ومهمتنا المتمثلة في إعادة تدوير الحطام إلى منتجات البنية التحتية الضرورية محليًا على المدى الطويل.”

لقد اختبر غبار الطريق المخاطر

وبعد أن قامت شركة مقرها في الولايات المتحدة بتحويل النفايات إلى مواد مناسبة للإسفلت، قامت شركة HDOT بنقل الخلطات التجريبية إلى شوارع حقيقية. قامت شركة رصف محلية بتركيب أجزاء من طريق سكني في أواهو باستخدام الأسفلت الذي يحتوي على SBS القياسي، والبولي إيثيلين المعاد استخدامه من صناديق إعادة التدوير في هونولولو، والبولي إيثيلين من شباك الصيد. وبعد ما يقرب من 11 شهرًا من حركة المرور العادية، قام فريق لينش بجمع غبار الطريق من كل قسم من الرصيف للبحث عن تساقط المواد البلاستيكية الدقيقة التي يمكن أن تؤثر على التربة القريبة.

استخدم الباحثون عملية فصل البوليمرات عن مواد غبار الطريق الأخرى، بما في ذلك المواد البلاستيكية الدقيقة، وشظايا البلاستيك الأكبر حجمًا، ومطاط الإطارات. باستخدام التحليل الطيفي للغاز بالانحلال الحراري (Py-GC-MS)، قاموا بتتبع البوليمرات إلى مصادرها: الستايرين والبوتادين من PMA القياسي، والبولي إيثيلين من الرصيف المصنوع من النفايات البلاستيكية وشباك الصيد، والأيزوبرين ومطاط البيوتاديين من الإطارات.

أظهرت النتائج المبكرة أن الرصيف المصنوع من البولي إيثيلين المعاد تدويره لم يتخلص من البوليمرات أكثر من رصيف التحكم المصنوع من SBS. وجد فريق لينش نفس النمط في اختبارات الأداء الميكانيكي باستخدام عينات الرصيف وفي محاكاة مياه الأمطار التي تم جمعها من أقسام الطرق التجريبية.

تم العثور على جزيئات بحجم البلاستيك الدقيق، ولكن تم تحديد عدد قليل جدًا منها على أنها بولي إيثيلين، بغض النظر عن نوع الرصيف الذي تم اختباره. السبب المحتمل هو أن البوليمرات يتم صهرها في مادة رابطة الأسفلت، وبالتالي فإن الأجزاء التي تنفصل ليست من البلاستيك النقي. أنها تحتوي على خليط من الصخور، والمواد الرابطة، وسلاسل البوليمر المنصهرة.

يقوم فريق CMDR أيضًا بمقارنة تساقط البوليمر من الرصيف مع تساقط البوليمر من الإطارات الموجودة في غبار الطريق. يتابع لينش: “في بياناتنا الأولية عن Py-GC-MS، رأينا أن تآكل الإطارات يحجب إشارة البولي إيثيلين بمقاييس أسية، مثل قمم هائلة! كان علينا أن نبحث في أعشاب المخطط اللوني للعثور على علامات البولي إيثيلين.”

تظل إعادة التدوير بمثابة اختبار مفتوح

لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتحديد مدى متانة الرصيف بمرور الوقت. ومع ذلك، يأمل الباحثون أن يؤدي تحويل المواد البلاستيكية المستخدمة إلى أرصفة إلى مساعدة هاواي في النهاية على تقليل ضغط مدافن النفايات والحطام البحري.

يقول لينش: “يعتقد بعض الناس أن إعادة تدوير البلاستيك مجرد خدعة – وأنها غير ناجحة؛ فهي صعبة للغاية”. “لكن هذا العمل يوضح أن إعادة التدوير يمكن أن تنجح عندما يعطي المجتمع الأولوية للاستدامة.”

الاجتماع: ربيع ACS 2026

تم تمويل البحث من قبل وزارة النقل في هاواي.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.