يقطن اليوم أكثر من نصف سكان العالم في المدن ويُتوقّع أن ترتفع هذه النسبة لتصل إلى 70% بحلول عام 2050. أدّى هذا التوسّع الحضري السريع إلى زيادة النفايات الصلبة والقمامات والمخلّفات التي يتخلّص منها الأفراد في المدن يوميًا والتي تشمل نفايات منزلية وصحف قديمة وأغلفة بلاستيكية ونفايات مكتبية وتجارية وعجلات السيارات وأثاث تالف.
تفاقمت مشكلة نفايات المناطق الحضرية بسبب الارتفاع المتواصل للنفايات البلاستيكية، حيث يُتوقع أن تصل كمية النفايات البلاستيكية إلى 1.1 بليون طن بحلول عام 2050، ما يؤكد أهمية إيجاد حلول مستدامة لإدارة النفايات كأولوية في جميع مدن العالم.
يدرس الباحثون الطرق التي تمكنهم من تحويل النفايات البلاستيكية إلى هيدروجين، حيث يُعرف الهيدروجين أنه مصدر للطاقة في المستقبل، لكن توجد عوامل تحد من إنتاجه تتضمن إمكانية تطويره وتأثيره البيئي وفائدته الاقتصادية.ويعرف الهيدروجين أنه وقود مستدام لكن تعتمد طرق إنتاجه الحالية على الوقود الأحفوري وتفاعل الميثان مع البخار، التي تستهلك كميات كبيرة من الطاقة وتُنتج غاز ثاني أكسيد الكربون.
يمكن أن نستخدم تقنية إنتاج الهيدروجين باستخدام عملية استخراج الغاز بالنطاق الذي نريده، حيث تتعرض النفايات البلاستيكية خلال هذه العملية إلى درجات حرارة عالية بما يكفي ليتبخّر الهيدروجين ويبقى منتجٌ ثانويٌ هام وهو الغرافين.
يُصنّف البلاستيك من الهيدروكربونات، وهي بوليمرات مصنوعة من ذرات الهيدروجين والكربون، ويساهم التسخين السريع والكافي في إعادة تنظيم الروابط الكيميائية، حيث يجتمع الغرافين مع ذرات الهيدروجين لينتج غاز الهيدروجين، وتُسَخَّن المواد خلال هذه التقنية بسرعة إلى درجات حرارة مرتفعة جدًا باستخدام صدمة كهرباء، فتتحول الكهرباء إلى حرارة عالية بمقدار آلاف الكِلفِن بتكلفة صغيرة للطاقة المستهلَكة في الحصول على منتج قيّم.
ضم البحث الذي أشرف عليه البروفيسور باو لوك شو، من قسم الهندسة الكيميائية الحيوية في جامعة خليفة، عددًا من تقنيات التعلم الآلي التي طبقها على العملية لتحسين الكفاءة. وقال البروفيسور أن عملية الدمج بين المواد الخام غير التقليدية المدعومة بتقنيات التعلّم الآلي والحفظ المتقدم في إنتاج الهيدروجين يمكن أن يسهم في بناء مستقبلٍ مستدام وخالٍ من التلوثز
وأضاف:”يبرز التعلم الآلي كعاملٍ هام يساهم في تحسين عمليات استخراج الغاز وتعزيز الكفاءة وتقليل الانبعاثات، وتعتبر هذه المنهجيات المتكاملة ضرورية في مجال تطوير حلول الطاقة منخفضة الكربون وتحقيق الأهداف البيئية العالمية”.
مواضيع ذات صلة: ألوان الهيدروجين