تولید برق از ضایعات پلی ‌استایرن با پچ‌ های نازک

محققان با استفاده از ضایعات پلی‌استایرن که چند صد سال تجزیه آنها طول می‌کشد، پچ‌های نازکی برای تولید برق ساخته‌اند.

به گزارش تک‌ناک، پلی‌استایرن، که در آمریکا بیشتر به عنوان استایروفوم شناخته می‌شود، یک ماده مفید برای محافظت از کالاهای حساس هنگام حمل و نقل یا گرم نگه داشتن نوشیدنی‌ها است، اما ممکن است تا ۵۰۰ سال طول بکشد تا این ماده تجزیه شود.

با وجود این، تولید جهانی این فوم پلاستیکی حدود ۲۶ میلیون تن در سال است که پیش‌بینی می‌شود این عدد افزایش یابد. تخمین زده می‌شود که آمریکایی‌ها به تنهایی سالانه ۲۵ میلیارد لیوان استایروفوم را دور می‌اندازند.

برای استفاده از ضایعات پلی‌استایرن، محققان RMIT با همکاری دانشگاه ریگا در لتونی، یک پچ نازک ساخته‌اند که از چندین لایه این ماده تشکیل شده است. هر لایه حدود یک دهم موی انسان ضخامت دارد و زمانی که هوا روی آن دمیده می‌شود، الکتریسیته ساکن تولید می‌کند که می‌توان آن را جمع‌آوری کرد. در آزمایش‌ها، این پچ‌ها حدود ۲۳۰ ولت برق تولید کردند، که حدود دو برابر ولتاژ پریزهای استاندارد آمریکا است.

محققانی که این پچ‌ها را اختراع کرده‌اند، معتقد هستند که می‌توانند از هوای خروجی سیستم‌های تهویه مطبوع برای تولید برق استفاده کنند تا اثر کربنی سیستم‌های خنک‌کننده و تقاضای انرژی آنها را حدود پنج درصد کاهش دهند.

پیتر شرل، پژوهشگر اصلی این نوآوری، گفت: «بیشترین انرژی از فشرده‌سازی و جداسازی به دست می‌آید، جایی که سرعت و حرکت بیشتری وجود دارد. در مقابل، حرکت‌های کوچک‌تر انرژی کمتری تولید می‌کنند. این یعنی علاوه بر سیستم‌های تهویه مطبوع، می‌توانیم پچ‌ها را در مکان‌های شلوغ مانند گذرگاه‌های زیرزمینی نصب کنیم تا انرژی محلی را تأمین نماییم بدون اینکه فشار اضافی بر شبکه برق وارد شود.»

هنگام اختراع پچ، تیم تحقیقاتی طیف گسترده‌ای از پلاستیک‌های یکبار مصرف را برای بهینه‌سازی تولید انرژی آزمایش کردند.

شرل توضح داد: «ما بررسی کردیم که کدام نوع پلاستیک انرژی بیشتری تولید می‌کند و چگونه ساختاردهی آن، یعنی اینکه آن را زبر، صاف، خیلی نازک یا خیلی ضخیم کنیم، بر این پدیده شارژ تأثیر می‌گذارد. نتیجه تمام تحقیقات ما به توسعه این پچ‌های ساده منتهی شده است که می‌توانند مقدار زیادی انرژی تولید کنند.»

محققان همچنین مدعی شده‌اند که برای اولین بار کشف کرده‌اند که چه چیزی باعث اثر الکتریسیته ساکن در مقیاس نانو می‌شود و راهی برای مهار این فرایند به نسبت آشفته به منظور تولید جریان قابل اعتماد یافته‌اند.

شرل بیان کرد: «ما متوجه شده‌ایم که چگونه داخل پلی‌استایرن بازسازی شده را به شکلی کنترل‌شده مالش دهیم، به گونه‌ای که تمام بارها به یک سمت کشیده شوند و برق تولید کنند.»

پلاستیک‌ها مانند میلیون‌ها رشته کوچک هستند و وقتی دو فیلم پلاستیکی را کنار هم قرار می‌دهید، این رشته‌ها به هم گره می‌خورند. وقتی این گره‌ها شکسته می‌شوند، در هر قسمت از آن پیوند شکسته کمی بار وجود دارد.

پچ‌ها نه تنها در تولید برق خوب هستند، بلکه باید به‌ طور فوق‌العاده‌ای دوام داشته باشند.

شرل اعلام کرد: «نکته مهم این است که این دستگاه‌‌ها واقعاً پایدار هستند و می‌توانند برای مدت طولانی برق تولید کنند.»

تحقیقات در مجله Advanced Energy and Sustainability Research منتشر شده است.