Innowacyjny proces recyklingu odpadów plastikowych przekształca polietylen i polipropylen w chemiczne bloki budowlane, umożliwiając gospodarkę cyrkularną

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley opracowali innowacyjny proces chemiczny, który może skutecznie przekształcać odpady z tworzyw sztucznych w cenne chemiczne bloki budowlane do produkcji nowych produktów z tworzyw sztucznych. Ten proces katalityczny umożliwia rozkład dominujących rodzajów plastiku w odpadach—polietylenu i polipropylenu—na ich podstawowe składniki chemiczne, co znacznie przybliża nas do gospodarki o obiegu zamkniętym dla tworzyw sztucznych.

Proces wykorzystuje dwa kluczowe katalizatory: sód na tlenku glinu i tlenek wolframu na krzemionce. Pierwszy katalizator rozkłada polimery, pozostawiając jeden koniec z reaktywnym wiązaniem podwójnym, podczas gdy drugi katalizator wykorzystuje to wiązanie do dodania węgla i stworzenia cząsteczki propylenu. Propylen jest jednym z podstawowych składników do produkcji nowych polimerów, co pozwala na ponowne wykorzystanie odpadów z tworzyw sztucznych bez konieczności stosowania nowych paliw kopalnych.

Ten nowy proces oferuje liczne zalety w porównaniu z poprzednimi metodami. Przede wszystkim eliminuje potrzebę stosowania skomplikowanych i drogich katalizatorów, które były stosowane we wcześniejszych badaniach. Zastąpienie tych katalizatorów tańszymi, stałymi katalizatorami umożliwia ciągły proces, co oznacza, że katalizatory mogą być ponownie używane, obniżając koszty i zwiększając wydajność. Ta technologia unika również konieczności usuwania wodoru w celu utworzenia wiązania podwójnego w polimerach, co było kluczowym krokiem we wcześniejszych metodach degradacji plastiku.

Zastosowanie tej metody może mieć znaczący wpływ na globalne zmniejszenie odpadów z tworzyw sztucznych, które dzisiaj w dużej mierze trafiają na składowiska, do oceanów lub są spalane, co dodatkowo przyczynia się do emisji gazów cieplarnianych. Według szacunków, około dwie trzecie odpadów z tworzyw sztucznych pochodzących od konsumentów stanowią polietylen i polipropylen, a większość tych odpadów jest obecnie poddawana recyklingowi na produkty niskiej wartości, takie jak doniczki i plastikowe sztućce.

Jedną z kluczowych innowacji tego procesu jest zdolność do rozkładu plastiku na poziomie molekularnym, co umożliwia uzyskanie produktów o takiej samej jakości, jak te wykonane z nowego, nieużywanego materiału. Ten proces potencjalnie umożliwia produkcję nowych produktów z tworzyw sztucznych bez kompromisów w jakości, co jest kluczowym krokiem w kierunku bardziej zrównoważonego podejścia do zarządzania odpadami z tworzyw sztucznych.

Dodatkowo, nowa metoda jest znacznie bardziej odporna na zanieczyszczenia, które mogłyby zmniejszyć wydajność rozkładu. Podczas gdy niewielkie ilości zanieczyszczeń, takich jak PET i PVC, mogą zmniejszyć wydajność, większość zanieczyszczeń nie ma znaczącego wpływu, co oznacza, że proces może działać skutecznie nawet w przypadku mniej czystych odpadów z tworzyw sztucznych. Jest to kluczowe dla komercjalizacji i szerszego zastosowania technologii.

Naukowcy wierzą, że ta technologia może doprowadzić do powstania komercyjnych zakładów do rozkładu plastiku na bloki budowlane do nowych materiałów, co mogłoby znacznie zmniejszyć zależność od paliw kopalnych i ilość plastiku trafiającego do środowiska.

Projekt ten został sfinansowany przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych, a wyniki badań zostaną opublikowane w czasopiśmie naukowym Science. Wraz z profesorem Johnem Hartwigiem, który kierował badaniami, w pracy uczestniczyli również doktoranci Richard J. Conk, Jules Stahler, Jake Shi, Natalie Lefton i John Brunn oraz badacze z Lawrence Berkeley National Laboratory.