بولي إيثيلين تيريفثالات (PET)، وهو بوليستر حراري بلاستيكي مهم، يتجاوز إنتاجه العالمي السنوي 70 مليون طن، ويُستخدم على نطاق واسع في تغليف الأغذية والمنسوجات وغيرها من المجالات. ومع ذلك، فبالرغم من هذا الإنتاج الضخم، يُرمى حوالي 80% من نفايات البولي إيثيلين تيريفثالات عشوائيًا أو يُدفن في مكبات النفايات، مما يُسبب تلوثًا بيئيًا خطيرًا ويؤدي إلى هدر كميات كبيرة من الكربون. وقد أصبح تحقيق إعادة تدوير نفايات البولي إيثيلين تيريفثالات تحديًا بالغ الأهمية يتطلب تحقيق إنجازات ملموسة لتحقيق التنمية المستدامة العالمية.
من بين تقنيات إعادة التدوير الحالية، حظيت تقنية التشكيل الضوئي باهتمام كبير نظرًا لخصائصها الصديقة للبيئة واللطيفة. تعتمد هذه التقنية على الطاقة الشمسية النظيفة وغير الملوثة كمحرك رئيسي، مما يُولّد أنواعًا نشطة من الأكسدة والاختزال في الموقع تحت درجة حرارة وضغط محيطيين، مما يُسهّل تحويل النفايات البلاستيكية وتحسين قيمتها المضافة. مع ذلك، تقتصر منتجات عمليات التشكيل الضوئي الحالية في الغالب على مركبات بسيطة تحتوي على الأكسجين، مثل حمض الفورميك وحمض الجليكوليك.
مؤخرًا، اقترح فريق بحثي من مركز التحويل والتركيب الضوئي الكيميائي في معهد صيني استخدام نفايات بولي إيثيلين تيريفثالات والأمونيا كمصدرين للكربون والنيتروجين، على التوالي، لإنتاج الفورماميد عبر تفاعل اقتران CN ضوئي. ولتحقيق هذا الهدف، صمم الباحثون محفزًا ضوئيًا من البلاتين (Pt1Au/TiO2). في هذا المحفز، تلتقط مواقع البلاتين أحادية الذرة الإلكترونات المولدة ضوئيًا بشكل انتقائي، بينما تلتقط جسيمات الذهب النانوية الفجوات المولدة ضوئيًا، مما يعزز بشكل كبير كفاءة فصل ونقل أزواج الإلكترونات والفجوات المولدة ضوئيًا، وبالتالي يعزز النشاط التحفيزي الضوئي. بلغ معدل إنتاج الفورماميد حوالي 7.1 ملي مول/ساعة. كشفت تجارب مثل مطيافية الأشعة تحت الحمراء الموضعية والرنين البارامغناطيسي الإلكتروني عن مسار تفاعل بوساطة الجذور: تؤكسد الثقوب المولدة ضوئيًا جلايكول الإيثيلين والأمونيا في آنٍ واحد، مما يُولّد وسطاء ألدهيد وجذورًا أمينية (·NH₂)، والتي تخضع لارتباط CN لتكوين الفورماميد في النهاية. لا يُمهد هذا العمل مسارًا جديدًا لتحويل النفايات البلاستيكية عالية القيمة فحسب، بل يُثري أيضًا نطاق منتجات تحسين البولي إيثيلين تيرفثاليت (PET)، ويوفر أيضًا استراتيجية تركيبية أكثر مراعاةً للبيئة وأكثر اقتصادًا وواعدة لإنتاج مركبات مهمة تحتوي على النيتروجين مثل الأدوية والمبيدات الحشرية.
نُشرت نتائج البحث ذات الصلة في مجلة Angewandte Chemie International Edition بعنوان "تخليق الفورماميد الضوئي من نفايات البلاستيك والأمونيا عبر بناء روابط CN في ظروف معتدلة". حصل البحث على تمويل من مشاريع تدعمها المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين، وصندوق المختبرات المشترك للمواد الجديدة بين الأكاديمية الصينية للعلوم وجامعة هونغ كونغ، من بين مصادر أخرى.
وقت النشر: ٢٦ سبتمبر ٢٠٢٥