إن الألمنيوم والمعادن غير الحديدية هي من أغلى النفايات الموجودة في القمامة، وإن ما يدفع الباحثين لإعادة تدوير وفرز القمامة هو:
أولاً- تكلفة المعادن
ثانياً- طاقة الوقود المفقودة الموجودة في التفاعل الكيميائي للألمنيوم المعدني
ثالثاً- الاهتمام بعوامل السلامة والأمن، إذ أنه ولدى تخزين خردة الألمنيوم تتم عملية الأكسدة تدريجيا وإصدار الهيدروجين في الهواء وهذا تفاعل كيميائي يثير الانفجار.
وإذا ما قدرنا حجم حاويات الألمنيوم في السوق الروسية فهي حوالي 2-3 مليار علبة سنوياً، ووزن العلبة 0.33 ليتر هو 15 غرام، — وبالتالي فإن حجم الألمنيوم المستهلك يقترب من 30-40 ألف طن من المعدن فقط، علماً أن العلبة يمكن أن تبقى على حالها دون
تفاعل مع الوسط الخارجي من عدة أيام إلى عدة أشهر.
وكما هو معروف فإن العلب الفارغة بعد استخدامها، كغيرها من الأشياء الأخرى المصنوعة من الألمنيوم المستخدمة، تصبح في مكب النفايات.
ويقدر حجم السوق الأوروبي من الألمنيوم، الذي يطلق، بشكل غير منضبط، الهيدروجين في الغلاف الجوي، لدى تخزينه في مدافن القمامة، حوالي 9 مليون طن (European can market report 2013/2014).
وأكثر من نصف هذا الحجم من الألمنيوم لا يستخدم، مما يعادل من حيث الطاقة المكافئة 130 تيرا جول.
وتستخدم البلدان التي يوجد فيها فرز لنفايات الألمنيوم والمعادن غير الحديدية تقنية إعادة الصهر للحصول على معدن ثانوي.
على سبيل المثال يتم التخلص في سويسرا من 90% من نفايات الألمنيوم المنزلية (وهذه معلومات إحصائية لعام 2017). لكن ما يميز هذه
الطريقة هو أن لديها عيوب تتمثل في تكاليف النقل والتنظيف وإعادة الصهر، وكذلك كمية المواد السامة من الخبث المتشكل.
أما الفريق العلمي من الجامعة الوطنية للأبحاث التكنولوجية "ميسيس"، جنباً إلى جنب مع زملائه من معهد درجات الحرارة العالية التابع لأكاديمية العلوم الروسية، فقد اقترح استخدام نفايات الألمنيوم لتصبح طاقة خضراء بديلة باعتبارها كاشف لنظام توليد الهيدروجين:
"الألمنيوم المعدني-ماء". إذ أنه ولدى تفاعل الألمنيوم مع الماء يتم تحرير الهيدروجين الحر، والذي يمكن حرقه أو أكسدته بعد ذلك للحصول على الكهرباء في خلية الوقود. يشار إلى أن حجم الطاقة الكيميائية المخزنة في كل علبة من الألمنيوم، يبلغ وزنها 15 غراماً، هو
255 كيلو جول، وهذه الكمية تعادل من حيث البنزين قدرة السيارة للسير 20 متراً مع استهلاك 5 ليتر من البنزين لكل 100 كيلو متر.
وكما هو معلوم فإن الألمنيوم يتفاعل مع الأوكسجين والماء ببطء، وبالتالي فإن نتيجة أكسدة سطحه أنه يغطى بطبقة رقيقة من الأوكسيد-هيدروكسيد، التي تحمي المعدن من الاتصال مع المادة المؤكسدة وتوقف العملية الكيميائية. لهذا السبب من الضروري تنشيط عملية
الأكسدة ضمن السلسلة التكنولوجية المقترحة عند أكسدة الألمنيوم بالماء. وكحل لهذه المشكلة اقترح الفريق طريقة التفعيل الميكانيكي، والتي تتضمن عملية الطحن وتعرض نفايات الألمنيوم للكاشف، الأمر الذي يؤدي إلى تفكك الطبقة المؤكسدة.
ويشير مدير المشروع البروفسور ألكسندر غروموف من قسم المعادن غير الحديدية والذهب للجامعة الوطنية للأبحاث التكنولوجية وهو دكتور في العلوم التكنولوجية قائلاً: "لقد اقترحنا نظاماً يتضمن تحليل المواد الخام والطرق المثلى لطحن نفايات الألمنيوم ومعالجة آليات
وطرق الأكسدة، وكذلك تخزين ونقل الكاشف المعدني الصلب الناتج. ولقد عثرنا على الكواشف المثلى لأكسدة نفايات الألمنيوم ووضعنا مفهوماً لجهاز إنتاج الهيدروجين- مثيل لجهاز كربيد مولد الأسيتيلين. إن التكنولوجيا المقترحة تعتبر خطرة من حيث إثارة الانفجار
والحريق، لكنها تساعد على حل ثلاث مشكلات عملية: التخلص من نفايات الألمنيوم وغيرها من المعادن التي تتفاعل مع الماء، وكذلك الحصول على الهيدروجين مجاناً من النفايات، ولفت الانتباه لمشكلة الفرز والتفريغ والتخلص من القمامة.
ويتم استخدام الهيدروجين، الذي نحصل عليه من خلال أكسدة نفايات الألمنيوم المعدني وغيره من المعادن غير الحديدية، كوقود في مصادر الطاقة المحمولة وكذلك في أنظمة النقل ومحطات توليد الطاقة الصغيرة.
يشار إلى أن المقال العلمي، الذي يثبت صحة التكنولوجيا الجديدة، تم نشره في مجلة "Powder Technology". حالياً يعمل الفريق على إنشاء جهاز تجريبي وإجراء التجارب التكنولوجية في المختبرات.
