A Northwestern és Cornell kutatói a levegő nedvességtartalmának köszönhetően több kritikus kihívást is megoldhattak a leggyakoribb műanyagunk újrahasznosítása során.
Egy leheletnyi friss levegő a PET újrahasznosításához
A Northwestern Egyetem vegyészei a közelmúltban kifejlesztettek egy nem mérgező, erőforrás-hatékony, oldószermentes módszert a műanyaghulladék lebontására – a levegő nedvességtartalmának hasznosításával.
Az egyszerű, új eljárás egy olcsó katalizátort használ a polietilén-tereftalát ( PET ) – a poliésztercsalád legelterjedtebb műanyaga – kötéseinek szétszedésére , majd a törött darabokat csupán a környezeti levegő hatásának teszik ki. A levegőben lévő nyomokban lévő nedvesség a lebomlott PET-et monomerekké alakítja, amelyek a műanyagok alapvető építőkövei. Innentől kezdve a kutatók úgy képzelik, hogy a monomereket új PET-termékekké vagy más, értékesebb anyagokká lehetne újrahasznosítani.
A jelenlegi műanyag-újrahasznosítási módszereknél biztonságosabb, tisztább, olcsóbb és fenntarthatóbb , a Green Chemistry című folyóiratban közzétett új technika nagymértékben növeli a műanyag körkörös gazdaság életképességét .
“Az Egyesült Államok az első számú műanyagszennyező egy főre vetítve, és ezeknek a műanyagoknak csak 5 százalékát hasznosítjuk újra” – mondta Yosi Kratish , a Northwestern Weinberg Művészeti és Tudományos Főiskola kémiai professzora és a tanulmány társszerzője.
“Nagy szükség van olyan jobb technológiákra, amelyek képesek feldolgozni a különböző típusú műanyaghulladékokat. A legtöbb manapság használt technológia megolvasztja a műanyag palackokat, és gyengébb minőségű termékekké dolgozza fel őket. Kutatásunkban különösen izgalmas, hogy a levegőből származó nedvességet hasznosítottuk a műanyagok lebontására, így egy kivételesen tiszta és szelektív folyamatot értünk el. A monomerek visszanyerésével, amelyek a PET alapvető építőkövei, még több értékes újrahasznosíthatók.”
„Tanulmányunk fenntartható és hatékony megoldást kínál a világ egyik legsürgetőbb környezeti kihívására: a műanyaghulladékra” – mondta Naveen Malik , a tanulmány első szerzője. “A hagyományos újrahasznosítási módszerekkel ellentétben, amelyek gyakran káros melléktermékeket, például hulladéksókat termelnek, és jelentős energia- vagy vegyi ráfordítást igényelnek, a mi megközelítésünk oldószermentes eljárást alkalmaz, amely a környezeti levegő nyomokban lévő nedvességére támaszkodik. Emiatt nemcsak környezetbarát, hanem rendkívül praktikus is a valós alkalmazásokhoz.”
Fájdalompontok a műanyag-újrahasznosításban
Az élelmiszer-csomagolásokban és italpalackokban általánosan használt PET-műanyagok a világszerte felhasznált műanyagok 12 százalékát teszik ki. Mivel nem bomlik le könnyen, a PET jelentős mértékben hozzájárul a műanyagszennyezéshez . Használat után vagy hulladéklerakókba kerül, vagy idővel mikroműanyaggá vagy nanoműanyaggá bomlik – amelyek gyakran a vízi utakon kötnek ki.
A műanyag újrahasznosításának új módjainak felkutatása forró téma a kutatásban. A műanyagok lebontásának jelenlegi módszerei azonban problémás körülményeket igényelnek – beleértve a rendkívül magas hőmérsékletet és az oldószereket, amelyek rengeteg energiát igényelnek, és mérgező melléktermékeket termelnek. Az ezekben a reakciókban használt katalizátorok (pl. platina és palládium) szintén gyakran drágák vagy mérgezőek, és még több káros hulladékot termelnek. A feldolgozás után a kutatóknak el kell választaniuk az újrahasznosított anyagokat az oldószerektől – ez egy újabb idő- és energiaigényes folyamat.
A korábbi munkákban Marks Northwestern-csoportja volt az első, aki olyan katalitikus eljárásokat fejlesztett ki, amelyekhez nincs szükség oldószerekre. Az új tanulmányban a csapat ismét egy oldószermentes eljárást dolgozott ki.
“Az oldószerek használatának számos hátránya van” – mondta Kratish. “Ezek drágák lehetnek, és magas hőmérsékletre kell felmelegíteni őket. Aztán a reakció után a maradék anyagokat szét kell válogatni a monomerek visszanyeréséhez. Oldószerek helyett a levegőből származó vízgőzt használtuk. Ez sokkal elegánsabb módja a műanyag-újrahasznosítás problémáinak megoldásának.”
