9 اکتبر 2025، عکس از نویسنده: نیتیکا والتر-یک بسته بطری پلاستیکی PET در یک مرکز بازیافت.گتی ایمیجز
بطری‌های آب یکبار مصرف به زودی می‌توانند به جای آلوده کردن محل‌های دفن زباله، دستگاه‌های شما را شارژ کنند.محققان روش‌های جدیدی برای بازیافت پلی (اتیلن ترفتالات) (PET) از بطری‌های دور ریخته شده به اجزای ابرخازن‌ها، دستگاه‌هایی که انرژی را به سرعت ذخیره و آزاد می‌کنند، توسعه داده‌اند.
در آزمایش‌های انجام شده، یک ابرخازن تمام پلاستیکی ساخته شده از PET، عملکرد بهتری نسبت به دستگاه مشابهی که از جداکننده فیبر شیشه‌ای سنتی استفاده می‌کرد، داشت و نویدبخش فناوری تبدیل زباله به انرژی بود.
یون هانگ هو، محقق ارشد، می‌گوید: «از PET برای تولید بیش از ۵۰۰ میلیارد بطری نوشیدنی یکبار مصرف در سال استفاده می‌شود که مقدار قابل توجهی زباله پلاستیکی تولید می‌کند و یک چالش بزرگ زیست‌محیطی محسوب می‌شود.»
ابرخازن‌های مشتق شده از PET پتانسیل بالایی برای کاربردهای متنوع در سیستم‌های حمل و نقل و خودرو، الکترونیک و دستگاه‌های مصرفی و همچنین بخش‌های صنعتی و تخصصی دارند.تبدیل PET به کربن رسانای الکتریکی، روشی پایدار برای ساخت اجزای ابرخازن است. این دستگاه‌ها برای ذخیره انرژی به طور کارآمد و مکرر به الکترودهای کربن متخلخل متکی هستند.
تیم هو یک رویکرد دو مرحله‌ای ایجاد کرد. برای الکترودها، آنها بطری‌ها را به دانه‌هایی به اندازه کوسکوس برش دادند، هیدروکسید کلسیم اضافه کردند و مخلوط را در خلاء تا دمای نزدیک به ۱۳۰۰ درجه فارنهایت (۷۰۰ درجه سانتیگراد) گرم کردند. این فرآیند، پلاستیک را به پودر کربن متخلخل تبدیل کرد که سپس با کربن سیاه و یک چسب پلیمری ترکیب شد تا لایه‌های نازک الکترود تشکیل شود.برای جداکننده، قطعات کوچک PET به اندازه تمبرهای پستی صاف و با سوزن‌های داغ سوراخ شدند و جریان جریان از طریق الکترولیت مایع بهینه شد.
آلودگی پلاستیک یک بحران جهانی رو به رشد است. هر ساله بیش از ۵۰۰ میلیارد بطری پلاستیکی یکبار مصرف تولید می‌شود که میلیون‌ها عدد از آنها در محل‌های دفن زباله، اقیانوس‌ها و آبراه‌ها قرار می‌گیرند.تجزیه این پلاستیک‌ها صدها سال طول می‌کشد و به حیات دریایی و اکوسیستم‌ها آسیب می‌رساند. نرخ بازیافت همچنان پایین است و تنها ۹ درصد از زباله‌های پلاستیکی در سطح جهان بازیافت می‌شوند.
بازیافت PET یک راه حل ملموس ارائه می‌دهد. تبدیل این بطری‌ها به اجزای ابرخازن نه تنها زباله‌ها را از محل‌های دفن زباله منحرف می‌کند، بلکه گزینه‌های ذخیره‌سازی انرژی پایدار و با کارایی بالا را نیز فراهم می‌کند.
برای مونتاژ دستگاه، تیم دو الکترود کربن متخلخل را در یک الکترولیت هیدروکسید پتاسیم غوطه‌ور کرد و آنها را با فیلم PET سوراخ‌دار از هم جدا کرد. ابرخازن مبتنی بر PET حاصل، 79٪ از ظرفیت خود را حفظ کرد، در حالی که این مقدار برای دستگاهی که از جداکننده فیبر شیشه‌ای استفاده می‌کند، 78٪ است.
هو می‌گوید: «این تحقیق یک استراتژی بالقوه برای تبدیل ضایعات PET به اجزای ابرخازن معرفی می‌کند و فرصت‌های جدیدی را برای فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی دایره‌ای ایجاد می‌کند.» این دستگاه بازیافتی همچنین نسبت به مدل‌های معمولی ارزان‌تر است و کاملاً قابل بازیافت است.
هو می‌افزاید: «با بهینه‌سازی بیشتر، ابرخازن‌های مشتق شده از PET ممکن است در عرض پنج تا 10 سال آینده از نمونه‌های اولیه آزمایشگاهی به دستگاه‌های آماده برای بازار تبدیل شوند، به خصوص با افزایش تقاضا برای فناوری‌های ذخیره‌سازی انرژی پایدار و قابل بازیافت.»
این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه می‌توان زباله‌های پلاستیکی روزمره را به عنوان یک ماده با کارایی بالا برای کاربردهای انرژی پاک، از الکترونیک گرفته تا حمل و نقل، دوباره تصور کرد.محققان با تبدیل بطری‌های دور ریخته شده به اجزای ارزشمند، قصد دارند همزمان با چالش‌های ذخیره‌سازی انرژی و آلودگی پلاستیک مقابله کنند.
یافته‌های این مطالعه در مجله ACS Energy & Fuels منتشر شده است.
