Svět je plný plastů - doslova.
Lidstvo již vyprodukovalo více než 8,3 miliardy tun plastu. Jeho snadná výroba je hodně levná a lehčeji se vyhazuje než recykluje.
Řešení tohoto problému vyžaduje zásadní průlomy z oblasti vědy i průmyslu, aby bylo možné najít a přijmout ekonomicky životaschopnější přístupy k recyklaci plastů.
Jedna taková metoda byla nyní objevena na Kalifornské univerzitě v Santa Barbaře, kde vědci Susannah Scott, Mahdi Abu-Omar a Fan Zhang vyvinuli to, co nazval časopis Science Daily, „nízkoteplotní katalytická metoda, která recykluje polyethylen. “
Ze všech plastů, na které se měl zaměřit, si tým vybral polyethylen, protože je to „polymer, který se nachází v přibližně třetině všech vyrobených plastů, s globální hodnotou přibližně 200 miliard dolarů ročně“. Nyní dosáhli svého cíle pomocí nákladově efektivního přístupu k přeměně polyethylenu na „vysoce hodnotné alkylaromatické molekuly, které jsou základem mnoha průmyslových chemikálií a spotřebního zboží.“
Plast je díky své chemické setrvačnosti univerzálním materiálem. Prostě nereaguje na látky kolem sebe.
"Plastové trubky nekorodují ani se nevyluhují do vodovodu, plastové láhve mohou uchovávat žíravé chemikálie a plastové povlaky odolávají vysokým teplotám," konstatuje tisková zpráva univerzity. "Ale díky této kvalitě setrvačnosti se plasty také velmi pomalu rozkládají přirozeně a jsou velmi energeticky náročné na recyklaci."
"Jsou vyrobeny z vazeb uhlík-uhlík a uhlík-vodík," vysvětluje profesor chemického inženýrství Abu-Omar, který se specializuje na energetickou katalýzu, "a je velmi obtížné je chemicky recyklovat."
Jádrem rozkladu polymeru, jako je polyethylen, je to, že je zapotřebí tolik energie, aby se vrátil do chemických stavebních bloků používaných k tvorbě vysoce hodnotných molekul. To znamená, že je levnější přeměnit ropu na požadovanou surovinu, než recyklovat odpadní plast.
"Na druhou stranu, pokud bychom mohli přímo převést polymery na tyto molekuly s vyšší hodnotou a úplně vyříznout vysokoenergetický krok návratu k těmto molekulám stavebních bloků, pak máme proces s vysokou hodnotou a nízkou energetickou stopou , “Říká Scott, profesor chemie a chemického inženýrství, který se specializuje na udržitelné katalytické zpracování.
Tento nový přístup k problému vedl tým k vytvoření nové tandemové katalytické metody, která může vytvářet vysoce hodnotné alkylaromatické molekuly přímo z odpadního polyethylenového plastu - a to při nízké energetické náročnosti, čímž se udržují nízké náklady.
"Snížili jsme teplotu transformace o stovky stupňů," říká Scott. "A zjednodušili jsme počet kroků v procesu, protože neprovádíme více transformací."
Nyní tým publikoval svá zjištění v časopise Science, který vysvětluje, jak konvenční metody recyklace polyethylenu vyžadují teploty v rozmezí od 500 do 1 000 stupňů Celsia, přičemž zanechává směs plynu, kapaliny a koksu. Nový katalytický proces však pracuje při asi 300 stupních a štěpí polyolefiny na větší molekuly v rozsahu maziva.
Tento proces nevyžaduje žádné rozpouštědlo ani přidaný vodík a vytváří vysoce hodnotnou alkylaromatickou molekulu s mnoha průmyslovými využitími pro výrobu rozpouštědel, barev, mazadel, detergentů, léčiv a dalších.
"Tvorba aromatických molekul z malých uhlovodíků je obtížná," říká vedoucí studie Fan Zhang. "Tady, při tvorbě aromátů z polyolefinů, vzniká vodík jako vedlejší produkt a dále se používá k řezání polymerních řetězců, aby byl celý proces příznivý." Ve výsledku získáme alkylaromatiku s dlouhým řetězcem, a to je fascinující výsledek. “
Mezitím v České republice společnost AG CHEMI GROUP (sponzorující tento web) spolupracuje s výzkumníky nanotechnologií k vytvoření průmyslového procesu recyklace plastů.
Výsledkem je technologie polymerní nanostruktury, která umožňuje modifikaci široké škály plastů (včetně polyethylenu) pro sekundární použití.
Tato nová nanostrukturní technologie umožňuje 100% modifikaci odpadních plastů, a to jak za účelem zachování běžných vlastností původních materiálů, jako je rázová houževnatost, tak za účelem získání nových vlastností materiálů (například získání tepelně nebo elektricky vodivých plastů).
Stejně jako metoda vyvinutá v Santa Barbaře lze plast upravit nákladově efektivním způsobem, protože v případě potřeby lze nanostrukturu provést pouze na povrchu materiálu. To znamená, že není nutné upravovat celý objem polymeru.
„Použití nanomateriálů s velikostí částic v rozsahu nanometrů vyžaduje důkladnou přípravu nanoaditiva a čistého polymeru, jakož i použití speciální technologie ve dvoufázové modifikaci, která byla vyvinuta a testována naší společností, ”Vysvětluje Lev Lyapeikov, manažer vývoje produktů ve společnosti AG CHEMI GROUP. „Příklady použití této technologie lze najít v našem produktovém portfoliu a v našich projektech ve fázi vývoje a komercializace.“
Máte-li zájem dozvědět se více o investování do nanotechnologií nebo koupit dluhopisy od držitele patentu na nanoprodukční procesy, navštivte: AG CHEMI GROUP.
Fotografický kredit: Magda Ehlers from Pexels, Nick Fewings on Unsplash, Jose Alfredo Gomez Soberano from FreeImages, & AG CHEMI GROUP, Dimitry Anikin on Unsplash
