في عالم يغرق في النفايات البلاستيكية، وجد أربعة طلاب هندسة من جامعة في دبي طريقة لتحويل أحد أكبر التحديات البيئية على الكوكب إلى حل عملي صغير الحجم - حل يمكن تكراره في الفصول الدراسية والمختبرات في جميع أنحاء الإمارات.
نجح الطلاب في تحويل زجاجات المياه المستخدمة إلى خيوط مناسبة للطباعة ثلاثية الأبعاد، مما يوفر حلولًا مستدامة.
قاد المشروع طلاب الهندسة الميكانيكية ريم علي، شريا فيجاي، فيشنو شيجو، ومحمد شرف الدين من معهد روتشستر للتكنولوجيا (RIT) دبي. تم الإشراف على عملهم من قبل الدكتور وائل أ. صمد، رئيس قسم الهندسة الميكانيكية والصناعية.
ابق على اطلاع بأحدث الأخبار. تابع الخليج تايمز على قنوات واتساب.
كانت المبادرة جزءًا من عمل الفريق في مشروع التخرج وبنيت على أبحاث سابقة تركز على الاستدامة في الجامعة، بما في ذلك منحة الباحث من هيئة كهرباء ومياه دبي (DEWA) لعام ٢٠٢٣-٢٤ للابتكار في الطباعة ثلاثية الأبعاد.
في حديثها لـالخليج تايمز، وصفت ريم علي، الطالبة المصرية في الهندسة الكيميائية والتي تعمل الآن كمتدربة في قسم الطباعة ثلاثية الأبعاد بمركز أبحاث هيئة كهرباء ومياه دبي، كيف تشكلت الفكرة.
قالت: “كنا فريقًا من أربعة. في RIT دبي، سألنا: ماذا لو استطعنا تحويل هذه النفايات إلى شيء ذو قيمة؟ بدلاً من رمي الزجاجات بعد استخدامها لمرة واحدة، قررنا تحويلها إلى خيوط للطباعة ثلاثية الأبعاد عالية الجودة. هدفنا؟ تقليل النفايات البلاستيكية مع خلق بديل اقتصادي ومستدام للخيوط التجارية مثل PLA وPETG.”
لقد قامت الفريق بالفعل بتجربة إعادة تدوير أنواع أخرى من البلاستيك في عام 2024، ونجحوا في إنتاج خيوط يمكن استخدامها مرة أخرى للطباعة ثلاثية الأبعاد. ولكن عندما اقترح مدربهم التركيز بشكل خاص على زجاجات المياه المصنوعة من PET، أدرك الطلاب أنهم يمكنهم تصميم عملية بسيطة بما يكفي لتكرارها في "المدارس والجامعات والمؤسسات الصغيرة الأخرى".
قالت ريم: "لم يتم القيام بذلك من قبل". وأضافت: "كان هدفنا هو تصميم عملية لإعادة تدوير زجاجات البلاستيك إلى خيوط للطباعة ثلاثية الأبعاد بطريقة يمكن تكرارها في مختبرات أكاديمية أخرى باستخدام آلات بحجم سطح المكتب فقط."
جمع الفريق ٥٠٠ زجاجة - سواء كانت سعة ١.٥ لتر أو ٥٠٠ مل - من أنحاء الحرم الجامعي، بما في ذلك زجاجاتهم الخاصة وتلك التي جمعها الأصدقاء. تم غسل كل زجاجة وتجفيفها وإزالة الأغطية والملصقات والحلقات، ثم تم تقطيعها إلى رقائق PET.
شرحت لنا ريم العملية بدقة، حيث قضت هي وأعضاء فريقها ثمانية أشهر من الفكرة إلى التنفيذ.
قالت: "قمنا بتجفيف الرقائق لإزالة أي رطوبة تمامًا". وأضافت: "كنا بحاجة إلى تجفيفها لتجنب التحلل الحراري الذي يمكن أن يحدث عندما نعرضها للحرارة... بعد وضعها في الفرن لمدة خمس ساعات عند درجة حرارة ١٥٠-١٦٠ درجة، أخذنا القطع ووضعناها في جهاز بثق الخيوط الخاص بنا."
ثم قامت الآلة بتسخين وخلط الرقائق قبل دفعها إلى خيط مستمر من الخيوط. قام الفريق بتنظيمها إلى ١.٧٥ مم، وهو القطر القياسي لطابعات FDM (النمذجة بالترسيب المنصهر) ثلاثية الأبعاد المكتبية، ثم لف الخيوط النهائية.
شرحت ريم: "تم تحويل اثني عشر زجاجة بلاستيكية سعة ١.٥ لتر إلى ٢٠٠ جرام من الرقائق التي أنتجت ٣٠ مترًا من الخيوط". وأضافت: "مع الطباعة ثلاثية الأبعاد يمكنك طباعة ما تشاء. للعمل المستقبلي نحتاج إلى البحث أكثر لتحسينها لتطبيقات أفضل."
أكد الدكتور صمد أن المشروع تطلب التنقل عبر تعقيدات العمل مع PET، وهو مادة تستخدم على نطاق واسع لتعبئة المشروبات ولكن من الصعب معالجتها بشكل ملحوظ.
قال: "معالجة PET ليست بسيطة على الإطلاق لأنها تمتلك خصائص محددة تخلق نافذة معالجة ضيقة جدًا". وأضاف: "على الرغم من هذه الصعوبات الهندسية، قام الفريق بتحسين معايير المعالجة والطباعة وقارنوا PET المعاد تدويره مع الخيوط المتاحة تجاريًا في السوق."
تشكل النتائج أساس ورقة بحثية بعنوان إنتاج الفتيل المستدام: إعادة تدوير زجاجات المياه البلاستيكية إلى فتائل طباعة ثلاثية الأبعاد عالية الجودة، والتي يتم إعدادها حاليًا للنشر.
قال الدكتور صمد: "تأتي فتائل البولي إيثيلين تيريفثاليت المعاد تدويرها مع بعض التنازلات مقارنة بالفتائل التجارية، لكنها تقدم أيضًا مزايا فريدة". وأضاف: "لقد أظهر هذا المشروع أن الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من البولي إيثيلين تيريفثاليت المعاد تدويره تمتلك خصائص تجعلها خيارًا واعدًا للتطبيقات التي تكون فيها الاستدامة أولوية، خاصة في النماذج الأولية والتطبيقات ذات الحمل المنخفض".
مع تقدير استخدام ٥٠٠ مليار زجاجة بلاستيكية عالميًا كل عام - أكثر من مليون كل دقيقة - يمثل عمل الطلاب مساهمة صغيرة ولكنها ذات مغزى في مكافحة تلوث البلاستيك. على المستوى المحلي، يتماشى مع طموحات الإمارات الأوسع في الاستدامة، بما في ذلك أجندة الإمارات الخضراء ٢٠٣٠.
بالنسبة للدكتور صمد، تكمن القيمة الحقيقية للمشروع ليس فقط في نتائجه العلمية ولكن في العقلية التي يزرعها.
قال: "ما أجده الأكثر إثارة هو رؤية طلابنا يستخدمون طرق الهندسة الدقيقة لتحويل النفايات إلى فرصة". وأضاف: "مشاريع مثل هذه لا تعدهم فقط لمواجهة التحديات العالمية ولكنها تتماشى أيضًا بشكل وثيق مع توجه الإمارات نحو الاستدامة والابتكار".
الحل لمشكلة البلاستيك لدينا يكمن في الابتكار الإمارات: الآن، احصل على قسائم خصم عند إعادة تدوير الزجاجات البلاستيكية من خلال آلات البيع الجديدة الإمارات: هل ترمي الطعام؟ هذا التطبيق يساعد في إعادة تدوير النفايات دون مغادرة منزلك دبي: قارب ذكي ينظف زجاجات البلاستيك والحطام من خور ديرة إلى قناة المياه