رماد تفل قصب السكر كنز طبيعي للسيليكا النانوية

تفل قصب السكر هو المادة الليفية المتبقية بعد سحق المحصول لاستخراج عصيره لصنع السكر. ويتم إنتاج نحو 54 مليون طن من تفل قصب السكر سنويا بجميع أنحاء العالم.

استخراج مادتي السيليكون والسيليكا من تفل (مصاصة) قصب السكر Silicone and silica and sugarcane waste تصميم من shutterstock_1918025048 و shutterstock_1949351146 المصدر النهائي: الجزيرة
رماد تفل قصب السكر يوفر أحد أرخص مصادر إنتاج السيليكا (الجزيرة)

قصب السُّكَّر من نباتات المناطق الحارة، وهو المصدر الأساسي لاستخراج السكر، وتتطلب زراعته أرضا خصبة وماء كثيرا، ويظل في الأرض لمدة عام كامل، وتستخدم بقايا القصب بعد عصره في تصنيع الكحول، وتعتبر البرازيل أكبر دولة مصدرة لقصب السكر في العالم.

لكن صناعة السكر آخذة في الانكماش، لأن الكثير من الناس الآن يتناولون كميات أقل من السكر لأسباب صحية. فكيف إذن يمكن أن يستمر محصول قصب السكر بوصفه منتجا اقتصاديا للدول؟ على ما يبدو أن الإجابة تكمن في نفايات المحصول.

في مقال نشر بموقع "ذا كونفرسيشن" (The Conversation) يوم 18 أكتوبر/تشرين الأول الماضي، أكد فريق من الباحثين من جامعة ويسترن كيب (University of the Western Cape)، في جنوب أفريقيا، أن هناك "جواهر" بين أكوام الرماد التي تبقى بمجرد احتراق مصاصة القصب.

تتطلب زراعة نبات قصب السكر أرضا خصبة وماء كثيرا ويظل في الأرض لمدة عام كامل (بيكسابي)

من خلال العمليات الكيميائية والفيزيائية الصحيحة، يمكن إنتاج جسيمات نانوية قيّمة من السيليكون والسيليكا الموجودة داخل تفل قصب السكر، والتي تستخدم في صناعة الطوب والخرسانة والزجاج.

ويتم استخدام السيليكا على نطاق واسع في صناعات السيراميك والأسمنت، وفي صناعات مستحضرات التجميل والأدوية والمنظفات والرقائق الإلكترونية وغيرها.

تفل قصب السكر

تفل قصب السكر هو المادة الليفية المتبقية بعد سحق المحصول لاستخراج عصيره لصنع السكر. ويتم إنتاج حوالي 54 مليون طن من تفل قصب السكر سنويا في جميع أنحاء العالم.

إعلان

ويؤدي التخلص من هذه المصاصة إلى تلوث البيئة وجذب العديد من الحشرات عند تركه دون معالجة.

يتم اختبار عشرات العمليات الكيميائية وضبطها لاستخراج السيليكا من رماد تفل قصب السكر وتصنيعه في جزيئات السيليكون.

وبعض الاختبارات متقدمة إلى حد ما، لكن لم يقم أحد بعد بإنتاج سيليكا نقية عالية الجودة بمستويات عالية بما يكفي لتلبية المتطلبات الصناعية.

ويقول الباحثون: اتخذ عملنا الأخير نهجا "أخضر" في عملية الاستخراج. أكدنا ما أظهرته مجموعة متزايدة من الأبحاث أن رماد تفل قصب السكر مورد طبيعي للسيليكا يجب تسخيره للأغراض الصناعية. وباستخدام الأحماض والقواعد العضوية، أظهرنا العمليات التي يمكن استخدامها لإجراء استخلاص أكثر صداقة للبيئة.

تفل قصب السكر هو المادة الليفية المتبقية بعد سحق المحصول لاستخراج عصيره (بيكسابي)

العديد من الأشكال والاستخدامات

بحسب الموسوعة البريطانية "بريتانيكا"‏ (Britannica)، فإن السيليكون (Si)، هو عنصر كيميائي غير فلزي من الجدول الدوري، يشكل 27.7% من قشرة الأرض، وهو بذلك ثاني أكثر العناصر وفرة في القشرة، ولا يتفوق عليه سوى الأكسجين.

ولم يتم تحضير عنصر السيليكون البلوري حتى عام 1854، عندما تم الحصول عليه كمنتج للتحليل الكهربائي. أما في شكل الكريستال الصخري، فقد كان السيليكون مألوفا لدى المصريين القدماء في فترة ما قبل الأسرات، وتم تصنيع الزجاج المحتوي على السيليكا من قبلهم.

ويأتي السيليكون بأشكال واستخدامات عديدة، ومن المحتمل أن معظم الناس قد رأوا السيليكون على شكل سيليكا (يسمى أيضا ثاني أكسيد السيليكون)، وهو مركب كيميائي يتكون من مزيج من السيليكون والأكسجين.

وتوجد السيليكا في نباتات مثل الذرة والقمح وعباد الشمس، كما أثبتت دراسة حديثة أن السيليكا أفضل بديل للحبيبات البلاستيكية المحظورة.

إعلان

والسيليكون في شكله الأولي هو من أشباه الموصلات الرائعة، ويستخدم بشكل شائع -في شكل مسحوق يعرف باسم مسحوق السيليكون النانوي- في إنتاج الرقائق الدقيقة والخلايا الشمسية.

وعلى الرغم من وفرة السيليكون، فإن تطبيقاته العديدة تعني أن الصناعة يمكن أن تنقصها المركبات المنتجة منه في بعض الأحيان.

يتم إنتاج حوالي 54 مليون طن من تفل قصب السكر سنويا في جميع أنحاء العالم (بيكسابي)

أنقى السيليكا

أظهرت الأبحاث أن رماد تفل قصب السكر يوفر أحد أرخص مصادر إنتاج السيليكا، مقارنة بتعدين المادة من الرمل حيث يتم تخزين السيليكا في قصب السكر في براعم النباتات، التي ستكون في النهاية بين تفل قصب السكر.

وعندما يتم حرق تفل قصب السكر، يحتوي الرماد على السيليكا، لكن عملية استخراجه ليست بسيطة، فعادة ما يحتوي الرماد المتولد في هذه العمليات الصناعية على نسبة عالية من الشوائب، وهذا يعوق عملية الحصول على السيليكا النقية بدرجة كافية للاستخدام.

هناك أيضا مخاوف بيئية، لهذا السبب استخدم الباحثون مواد عضوية صديقة للبيئة وسهلة التعامل، ووجدوا أن هذه الطريقة فعالة لاستخراج السيليكا من تفل قصب السكر، لكن لا تزال هناك شوائب صغيرة يجب إزالتها لإنتاج سيليكا عالية الجودة تفي بالمعايير اللازمة للتطبيقات الصناعية.

ويقول الباحثون إن نهجهم يمكن أن يساعد في خفض تكاليف استخراج السيليكا من قصب السكر، ويمكن أن تساعد مثل هذه الأساليب "الخضراء" في استخراج السيليكون من نفايات قصب السكر بكفاءة عالية.

المصدر : ذا كونفرسيشن + مواقع إلكترونية

إعلان