Jak zamienić plastikowe śmieci w coś wartościowego?

Jednorazowe tworzywa sztuczne mogą mieć większą wartość niż nam się wydaje. Naukowcy opracowali nową metodę upcyklingu pozornie bezużytecznych odpadów z tworzyw sztucznych w wysokiej jakości produkty płynne, takie jak oleje silnikowe, smary, detergenty, a nawet kosmetyki.

Kenneth Poeppelmeier, Aaron Sadow, Massimiliano Delferro i współpracownicy z Northwestern University w Illinois w USA opracowali technikę chemiczną, rozbijającą wiązania, które sprawiają, że polietylen ‒ tworzywo sztuczne najczęściej używane w produkcji plastikowych toreb – nie jest już tak niezniszczalny.

„Nasz zespół z przyjemnością odkrył tę nową technologię, która pomoże nam wyprzedzić rosnący problem gromadzenia się odpadów z tworzyw sztucznych” ‒ powiedział prof. Kenneth R. Poeppelmeier z Northwestern. „Nasze odkrycia mają szerokie implikacje dla rozwoju przyszłości, w której będziemy mogli nadal korzystać z tworzyw sztucznych, ale w taki sposób, który jest zrównoważony i mniej szkodliwy dla środowiska i potencjalnie dla zdrowia ludzkiego”.  

Każdego roku na świecie powstaje 380 milionów ton plastiku. A ponieważ rynek tworzyw sztucznych stale rośnie, wielu analityków przewiduje, że do 2050 roku produkcja może wzrosnąć czterokrotnie. Ponad 75% tych tworzyw sztucznych, zaraz po użyciu jest wyrzucana do kosza. Wiele z nich trafia do oceanów i rzek.  

„Istnieją pewne rzeczy, które możemy zrobić jako społeczeństwo, aby zmniejszyć zużycie tworzyw sztucznych” ‒ powiedział Aaron Sadow. „Ale zawsze będą przypadki, w których tworzywa sztuczne są trudne do wymiany, więc naprawdę chcemy zobaczyć, co możemy zrobić, aby znaleźć wartość w odpadach”.

Podczas gdy tworzywa sztuczne można stopić i ponownie przetworzyć, ten rodzaj recyklingu daje materiały o niższej wartości, które nie są tak wytrzymałe strukturalnie jak materiał oryginalny.

Silne wiązania, które łączą ze sobą długie łańcuchy wielu powszechnie stosowanych polimerów z tworzyw sztucznych, są podstawowym powodem ich niezwykle użytecznych właściwości. Niestety są one również przyczyną jego niesławnej długowieczności – właśnie dlatego degradacja plastiku trwa tak długo. Podczas gdy niektórzy postrzegają te silne wiązania jako problem, zespół Northwestern, Argonne National Laboratory i Ames Laboratory dostrzegli to jako szansę.

Naukowcy osadzili nanocząsteczki platyny na nośniku tytanianu strontu. Przy umiarkowanym ciśnieniu i temperaturze katalizator odciął wiązania węgiel-węgiel w polietylenie, aby uzyskać wysokiej jakości ciekłe węglowodory.

Proces dosłownie„tnie” polimer z tworzywa sztucznego, zamieniając go w płynny olej. Jest to sprytna technika katalityczna wykorzystująca nanocząstki metalu do cięcia polimeru, chemicznie przekształcając go w ciecz. Co ważne, ten płyn ma zastosowanie i wartość. Można ją stosować w oleju silnikowym, smarach lub woskach lub dalej przetwarzać w celu wytworzenia składników detergentów i kosmetyków.

„Na przykład woski są stosowane w powłokach w celu polepszenia izolacji elektrycznej, stabilności termicznej, stabilności tarcia oraz odporności na ciepło i chemikalia” ‒ wyjaśnili naukowcy w artykule opublikowanym w środę w czasopiśmie American Chemical Society ACS Central Science.

Kontrastuje to z dostępnymi w handlu katalizatorami, które wytwarzały produkty o niższej jakości z wieloma krótkimi węglowodorami, ograniczając ich przydatność. Jeszcze lepiej: metoda katalityczna generuje znacznie mniej odpadów. Z kolei metody recyklingu, które topią plastik lub wykorzystują konwencjonalne katalizatory, wytwarzają gazy cieplarniane i toksyczne produkty uboczne.

Przekształcenie fali odpadów z tworzyw sztucznych w coś o wyższej wartości ‒ paliwa lub nowe materiały ‒ jest obiecującym przedsięwzięciem biznesowym. Nazywa się to recyklingiem chemicznym ‒ i różni się od recyklingu czysto mechanicznego. Recykling chemiczny tworzy coś chemicznie odmiennego ‒ coś nowego i pożytecznego.

Jeśli ta technologia zostanie szybko skomercjalizowana, być może w przyszłości będziemy mogli kupić detergent wykonany ze starej plastikowej torby.