يُعدّ البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) من أهم أنواع البوليسترات الحرارية، حيث يتجاوز إنتاجه العالمي السنوي 70 مليون طن، ويُستخدم على نطاق واسع في تغليف المواد الغذائية اليومية والمنسوجات وغيرها من المجالات. مع ذلك، فإنه على الرغم من هذا الإنتاج الضخم، يُتخلص من حوالي 80% من نفايات PET بشكل عشوائي أو تُدفن في مكبات النفايات، مما يُسبب تلوثًا بيئيًا خطيرًا ويؤدي إلى هدر كميات كبيرة من موارد الكربون. لذا، باتت كيفية إعادة تدوير نفايات PET تحديًا بالغ الأهمية يتطلب حلولًا مبتكرة لتحقيق التنمية المستدامة عالميًا.
من بين تقنيات إعادة التدوير الحالية، حظيت تقنية إعادة التشكيل الضوئي باهتمام كبير نظرًا لخصائصها الصديقة للبيئة واللطيفة. تستخدم هذه التقنية الطاقة الشمسية النظيفة وغير الملوثة كمصدر للطاقة، لتوليد أنواع كيميائية نشطة للأكسدة والاختزال في الموقع تحت درجة حرارة وضغط الغرفة، مما يُسهّل تحويل النفايات البلاستيكية ورفع قيمتها المضافة. مع ذلك، تقتصر منتجات عمليات إعادة التشكيل الضوئي الحالية في الغالب على مركبات بسيطة تحتوي على الأكسجين، مثل حمض الفورميك وحمض الجليكوليك.
اقترح فريق بحثي من مركز التحويل والتخليق الكيميائي الضوئي في أحد المعاهد الصينية مؤخرًا استخدام نفايات البولي إيثيلين تيريفثالات (PET) والأمونيا كمصدرين للكربون والنيتروجين على التوالي، لإنتاج الفورماميد عبر تفاعل اقتران CN محفز ضوئيًا. ولتحقيق هذه الغاية، صمم الباحثون محفزًا ضوئيًا من نوع Pt1Au/TiO2. في هذا المحفز، تلتقط مواقع ذرات البلاتين المفردة الإلكترونات المتولدة ضوئيًا بشكل انتقائي، بينما تلتقط جسيمات الذهب النانوية الفجوات المتولدة ضوئيًا، مما يعزز بشكل كبير كفاءة فصل ونقل أزواج الإلكترون-فجوة المتولدة ضوئيًا، وبالتالي يزيد من النشاط التحفيزي الضوئي. وقد بلغ معدل إنتاج الفورماميد حوالي 7.1 ملي مول/غرام من المحفز/ساعة. كشفت تجاربٌ مثل مطيافية الأشعة تحت الحمراء في الموقع والرنين المغناطيسي الإلكتروني عن مسار تفاعلٍ بوساطة الجذور الحرة: حيث تعمل الثقوب الضوئية المتولدة على أكسدة الإيثيلين جليكول والأمونيا في آنٍ واحد، مُولِّدةً وسائط ألدهيد وجذور أمينية (·NH₂)، والتي تخضع لتفاعل اقتران CN لتكوين الفورماميد في نهاية المطاف. لا يقتصر هذا العمل على كونه رائدًا في مسارٍ جديدٍ لتحويل النفايات البلاستيكية ذات القيمة العالية، وإثراء طيف منتجات تحسين البولي إيثيلين تيريفثالات (PET)، بل يُقدِّم أيضًا استراتيجيةً تركيبيةً أكثر استدامةً واقتصاديةً وواعدةً لإنتاج مركباتٍ نيتروجينيةٍ مهمةٍ مثل المستحضرات الصيدلانية والمبيدات الحشرية.
نُشرت نتائج البحث ذات الصلة في مجلة Angewandte Chemie International Edition تحت عنوان "تخليق الفورماميد التحفيزي الضوئي من النفايات البلاستيكية والأمونيا عبر بناء رابطة CN في ظروف معتدلة". وقد تلقى البحث تمويلًا من مشاريع مدعومة من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، وصندوق المختبر المشترك للمواد الجديدة بين الأكاديمية الصينية للعلوم وجامعة هونغ كونغ، بالإضافة إلى مصادر أخرى.
تاريخ النشر: 26 سبتمبر 2025