Naukowcy nauczyli się przekształcać odpady z tworzyw sztucznych w propan

Zanieczyszczenie plastikiem jest obecnie jednym z głównych problemów środowiskowych. Jego główna trudność nie polega nawet na tym, że niewiele osób oddaje plastikowe przedmioty do recyklingu, ale na tym, że do tej pory nie było doskonałej technologii do tego recyklingu, a wiele odpadów pozostawało martwą masą.

Kluczowym problemem jest to, że istnieje wiele rodzajów tworzyw sztucznych, które wymagają różnych procesów chemicznych, aby przekształcić je w formę nadającą się do ponownego użycia. Okazuje się, że sortowanie ogromnej liczby butelek, pojemników i artykułów gospodarstwa domowego staje się ekonomicznie niepraktyczne. A teraz naukowcy z Massachusetts Institute of Technology poinformowali, że znaleziono niezbędną technologię.

Opracowali oni proces chemiczny wykorzystujący katalizator na bazie metalu o nazwie kobalt, który skutecznie rozkłada różne tworzywa sztuczne, w tym najpopularniejsze rodzaje polietylenu i polipropylenu, na propan, jeden z głównych składników gazu domowego lub paliwa samochodowego. Ponadto, otrzymany propan może być wykorzystany do produkcji nowych tworzyw sztucznych, zapewniając przynajmniej częściowo zamknięty system recyklingu tworzyw sztucznych.

Nowy katalizator z łatwością pokonuje kluczowy problem związany z recyklingiem tworzyw sztucznych. Długołańcuchowe cząsteczki takich materiałów utrzymują wiązania węglowe, które są trudne do zerwania w celu przekształcenia plastiku w prostsze materiały nadające się do dalszego wykorzystania. Dotychczasowe metody rozbijania tych wiązań powodowały powstawanie losowej mieszaniny różnych cząsteczek, które wymagały dalszego skomplikowanego oczyszczania i rozdzielania na związki nadające się do użytku. Niemożliwe było dokładne kontrolowanie, w którym miejscu cząsteczka plastiku ulegnie rozerwaniu.

Katalizator wynaleziony przez naukowców z MIT jest wykonany z mikroporowatego materiału zwanego zeolitem. Zawiera on nanocząsteczki kobaltu i może selektywnie niszczyć różne cząsteczki plastiku, przekształcając ponad 80% surowca w propan.

Naukowcy obawiali się, że zeolit będzie słabo oddziaływał z plastikiem, ale okazało się, że materiał ten jest w stanie nie tylko przechodzić przez cząsteczki polimeru, ale także rozbijać je w taki sposób, aby odciąć dokładnie jedną cząsteczkę propanu. W wyniku reakcji nie powstaje niepożądany, wybuchowy metan. Surowiec może być przepuszczany przez ten katalizator tak długo, jak to konieczne, ponieważ ponownie wytworzy propan.

Zaletą tej metody jest to, że materiały potrzebne do przetwarzania tworzyw sztucznych - zeolit, kobalt i wodór - są dość tanie i powszechnie dostępne. Katalizator jest obecnie testowany, a inżynierowie już ulepszają jego zastosowanie, aby metoda była dostępna do recyklingu tworzyw sztucznych na skalę przemysłową. Jak dotąd wyzwaniem jest określenie, w jakim stopniu surowce są zanieczyszczone atramentami, klejami i materiałami etykietowymi stosowanymi na przykład w produkcji opakowań z tworzyw sztucznych. I jak mogą one wpływać na początkowy produkt reakcji.

Jak wcześniej informował OBOZREVATEL, problem wykorzystania tworzyw sztucznych i wzrostu ilości odpadów z tworzyw sztucznych pogorszył się podczas pandemii koronawirusa. Wzrost ilości odpadów pochodził ze szpitali, które potrzebowały więcej masek, rękawiczek i innych materiałów ochronnych.