تكنولوجيا لتحويل الكمامات المستعملة إلى طاقة

أصبح البشر يعتمدون على معدات الحماية الشخصية مع ظهور جائحة "كوفيد-19" (COVID-19)، وتشكل أقنعة الوجه التي تستخدم لمرة واحدة (الكمامات) جزءا كبيرا من معدات الحماية الشخصية حول العالم إلا أنه لم يتم التفكير كثيرا في كيفية التخلص السليم من هذه المنتجات.

ففي حين أن هذه المنتجات ضرورية في معركتنا ضد كورونا إلا أنها بلا شك تؤثر سلبا على البيئة، وينتهي بها الأمر في مدافن النفايات والمحيطات لتطلق الغازات السامة، ويكفي أن نعرف أنه في عام 2020 فقط تم صنع 52 مليار قناع للوجه وانتهى 1.56 مليار منها في محيطاتنا.

إعادة تدوير أقنعة الوجه واستخدامها في مواد تعبيد الطرق وتعقيم أقنعة الوجه في أفران كهربائية ليست سوى بعض الطرق التي حاولنا من خلالها التعامل مع المشكلة المقلقة.

والآن، توصل فريق من العلماء من الجامعة الوطنية للعلوم والتكنولوجيا "إم آي إس آي إس" (MISIS) في روسيا جنبا إلى جنب مع زملاء من الولايات المتحدة والمكسيك إلى طريقة جديدة لتحويل الأقنعة المستخدمة إلى بطاريات منخفضة التكلفة ومرنة ويمكن التخلص منها بفعالية، وتم نشر الدراسة في  "مجلة "جورنال أوف إنيرجي ستوراج" (Journal of Energy Storage).

وقال البروفيسور أنفار زاخيدوف المدير العلمي لمشروع "الأجهزة العالية الأداء والخلايا الضوئية" في الجامعة الوطنية للعلوم والتكنولوجيا "لإنشاء بطارية من نوع المكثف الفائق يتم استخدام التقنية التالية: أولا، يتم تطهير الأقنعة بالموجات فوق الصوتية، ثم غمسها في "حبر" مصنوع من الغرافين، والذي يغمر القناع بالكامل.

ثم يتم ضغط المادة وتسخينها إلى 140 درجة مئوية (تتطلب البطاريات التقليدية ذات المكثفات الفائقة درجات حرارة عالية جدا للتحلل الحراري الكربوني، من ألف إلى 1300 درجة مئوية، فيما تقلل التكنولوجيا الجديدة استهلاك الطاقة بعامل 10).

يتم بعد ذلك وضع فاصل (مصنوع أيضا من مادة القناع) بخصائص عازلة بين قطبين مصنوعين من المادة الجديدة (إلكتروليت خاص)، ثم يتم إنشاء غلاف واق من مادة عبوات نفطية طبية مثل الباراسيتامول.

وفي حين أن هذه العملية مبتكرة في حد ذاتها إلا أن الفريق وجد أنها فعالة للغاية أيضا، حيث يدعي الباحثون أنهم حققوا كثافة طاقة قدرها 99.7 واطا/ ساعة لكل كيلوغرام (Wh /kg).

ويقترب هذا من كثافة الطاقة لبطارية ليثيوم أيون في كل مكان، والتي تتراوح بين 100 و265 واطا/ كيلوغرام.

ووفقا للمقال، قام الباحثون بتحسين البطارية عن طريق إضافة جزيئات نانوية من بيروفسكايت أكسيد الكالسيوم والكوبالت إلى الأقطاب الكهربائية، وأدى هذا إلى زيادة كثافة الطاقة بأكثر من الضعف، ليصل إلى 208 واطات/ كيلوغرام، وقد وصل الأداء الأفضل للبطارية لنسبة 82% من سعته بعد 1500 دورة، ويمكنه توفير الطاقة لأكثر من 10 ساعات بجهد يصل إلى 0.54 فولت.

يمكن أن تمهد الطريقة الجديدة الطريق لإنتاج بطاريات فائقة الجودة بعدة طرق، وهي أفضل من البطاريات التقليدية الأثقل والمغلفة بالمعدن، والتي تتطلب المزيد من تكاليف التصنيع.