كشفت دراسة دولية قادتها الجامعة الأمريكية بالقاهرة (AUC) أن النفايات الإلكترونية والصناعية والبلاستيكية يمكن أن تكون مصدرًا قيمًا للمواد عالية الأداء لأجهزة الاستشعار من الجيل التالي المستخدمة في الرعاية الصحية، والمراقبة البيئية، وسلامة الغذاء.
قاد الدراسة، التي نُشرت في مجلة Nature Sensors، الدكتور تامر شعيب، أستاذ الكيمياء بالجامعة الأمريكية بالقاهرة والمؤلف الأول والمراسل للورقة البحثية، بالتعاون مع باحثين من أستراليا وإسبانيا والولايات المتحدة.
يشير الباحثون إلى تحدٍ عالمي متزايد للنفايات، حيث يتم توليد ما يقرب من 62 مليون طن من النفايات الإلكترونية والصناعية سنويًا، وتتزايد أحجام النفايات بمعدل أسرع بخمس مرات تقريبًا من جهود إعادة التدوير العالمية.
ومع ذلك، تحتوي العديد من المنتجات المهملة على معادن وهياكل كربونية وعناصر أرضية نادرة، وهي أيضًا مكونات أساسية لتقنيات الاستشعار المتقدمة.
قال شعيب: "العقلية السائدة تتعامل مع النفايات كمشكلة نهاية العمر الافتراضي". وبدلاً من ذلك، جادل بأن الإلكترونيات المهملة تحتوي على مواد خضعت بالفعل لعمليات تكرير وتصنيع متطورة، مما يخلق فرصة لاستعادة الموارد القيمة من مدافن النفايات بدلاً من الاعتماد فقط على المواد المستخرجة حديثًا.
تستعرض الدراسة التطورات في التقنيات القادرة على تحويل النفايات إلى مواد مفيدة وأجهزة استشعار مصنعة من تلك الموارد المستعادة.
من بين التطبيقات التي تم تسليط الضوء عليها هو الكشف عن تركيزات منخفضة للغاية من المعادن السامة، بما في ذلك الكادميوم والرصاص والزئبق، في عينات مياه الصرف الصحي الحقيقية. وقد أظهر فريق شعيب هذا النهج في دراسة منفصلة نُشرت في مجلة npj Clean Water في مارس 2026.
كما تم استخدام المواد المشتقة من النفايات لتطوير أجهزة استشعار قابلة للارتداء قادرة على مراقبة المؤشرات الحيوية بما في ذلك الجلوكوز واللاكتات، مما يسلط الضوء على التطبيقات المحتملة التي تتجاوز المراقبة البيئية لتشمل الرعاية الصحية.
يقترح الباحثون تجاوز تقنيات إعادة التدوير الفردية نحو نظام بيئي دائري حيث تقوم مرافق إعادة التدوير التصاعدي الموزعة بتحويل النفايات المتولدة محليًا إلى مواد لأجهزة استشعار تستخدم في الصحة العامة والزراعة والسلامة الصناعية.
وفقًا لهذا النهج، سيتم تصميم أجهزة الاستشعار نفسها أيضًا لإعادة التدوير أو التحلل الآمن في نهاية عمرها الافتراضي، مما يخلق نظامًا مغلق الحلقة بدلاً من مجرد استبدال المواد الخام بمواد بديلة معاد تدويرها.
قال شعيب: "الابتكار الحقيقي ليس مجرد استبدال المواد الخام. إنه بناء نظام مغلق الحلقة حيث تصبح النفايات أداة الاستشعار التي تساعدنا على مراقبة كوكبنا ومعالجته."
شمل التعاون باحثين من الجامعة الأمريكية بالقاهرة، وجامعة نيو ساوث ويلز في أستراليا، والمعهد الكتالوني لعلوم النانو والتكنولوجيا والمؤسسة الكتالونية للبحث والدراسات المتقدمة في إسبانيا، وجامعة كاليفورنيا سان دييغو.
قال الباحثون إن التبني الأوسع لتقنيات الاستشعار المشتقة من النفايات سيتطلب عملًا منسقًا من الحكومات والصناعة والمستهلكين، بما في ذلك وضع معايير تشجع على استخدام المواد المعاد تدويرها في الإلكترونيات، والاستثمار في مرافق إعادة التدوير التصاعدي المحلية، وزيادة الطلب على المنتجات المصنعة بشكل مستدام.
