Többé nincs szükség a műanyag válogatására – Egy új eljárással simább az újrahasznosítás
Közelebb kerül a válogatás nélküli műanyag-újrahasznosítás egy nikkelalapú katalizátor segítségével. A megoldás az összekeveredett műanyaghulladékkal is elboldogul, és hasznos nyersanyagokra bontja szét.
A műanyagok újrahasznosítása a jövőben sokkal kevésbé lesz bonyolult, frusztráló vagy fáradságos, amit hazánkban főleg a palackvisszaváltó automaták előtt ácsorogva érzünk át igazán. Az amerikai Northwestern Egyetem vegyészei a Nature Chemistryben közölt tanulmányukban mutatnak be egy olyan műanyag-feldolgozási eljárást, amely drasztikusan csökkenti – vagy akár teljesen feleslegessé is teszi – a vegyes műanyaghulladék előzetes válogatását.
Az eljárás olcsó, nikkelalapú katalizátort használ, amely szelektíven bontja le a poliolefint, vagyis a polietilénből és polipropilénből álló egyszer használatos műanyagokat.
Ezek a globális műanyagfogyasztás közel kétharmadát teszik ki, így az ipar számára jelentős lépés lehet, hogy a katalizátor nagy mennyiségű, válogatás nélküli poliolefinhulladékra is alkalmazható.
Forradalmi újrahasznosítás, olcsón, szinte bármire, amit most eldobunk
Amikor a katalizátor lebontja a poliolefint, az alacsony értékű szilárd műanyagok folyékony olajokká és viaszokká alakulnak, amelyekből kenőanyag, üzemanyag és gyertya készülhet. A katalizátort többször fel lehet használni, és akkor is működik, ha PVC-vel szennyezett műanyagról van szó – állítja közleményben az egyetem.
„Az egyik legnagyobb akadály a műanyag újrahasznosításában mindig az volt, hogy aprólékosan, típus szerint szét kellett válogatni a hulladékot. Az új katalizátorunk átugorhatja ezt a költséges és munkaigényes lépést, így a feldolgozás hatékonyabbá, gyakorlatiasabbá és gazdasági értelemben életképesebbé válhat, mint a jelenlegi módszerek” – magyarázta Tobin Marks professzor.
Egyes becslések szerint az ipar évente több mint 220 millió tonna poliolefint gyárt világszerte, miközben a Nature 2023-as jelentése szerint az újrahasznosítási arány globálisan csupán 1–10 százalék között mozog.
„Amikor az emberek a műanyagra gondolnak, szinte biztosan a poliolefint képzelik maguk elé – fűzte hozzá Yosi Kratish, a tanulmány társszerzője. Tulajdonképpen szinte minden, amit a háztartásban tárolunk, a poliolefinen alapul: a szószok, öntetek és a tej flakonjai, a fólia, a szemeteszsákok, az eldobható evőeszközök, a gyümölcsleves dobozok és még sok más. Ezeknek a műanyagoknak nagyon rövid az élettartama, tehát szinte mindegyik egyszer használatos. Ha nincs hatékony újrahasznosítási módszerünk, akkor a szeméttelepre vagy a környezetbe kerülnek, ahol évtizedekig ott maradnak, mielőtt káros mikroműanyaggá bomlanak.”
Alacsony hőmérsékleten születik újjá a műanyag
A poliolefinek kis molekulákból állnak, amelyeket rendkívül erős és kémiailag közömbös szén-szén kötések fűznek össze. Ahhoz, hogy ezek a kötések felbonthatóak legyenek, olyan katalizátor kell, ami a gyenge pontokat célozza.
Az egyik módszer a poliolefinek aprítása, majd olvasztása, hogy alacsony minőségű granulátumot kapjunk, de mivel a különböző műanyagok tulajdonságai és olvadáspontjai eltérnek, a folyamat szigorú válogatást igényel. Már kis mennyiségű idegen műanyag, ételmaradék vagy nem műanyag szennyeződés is tönkreteheti az újrahasznosítást.
A másik módszer a rendkívül magas, 400–700 °C közötti hőmérséklet. Ez ugyan gázok és folyadékok elegyévé bontja a poliolefint, de sok energiát igényel.
Marks, Kratish és a csapatuk a hidrogénolízishez fordult, amely hidrogéngázt és katalizátort használ. A meglévő hidrogénolízis-módszerek azonban magas hőmérsékletet és drága, nemesfém-alapú katalizátorokat igényelnek. A tudósok ezért kationos nikkelt választottak, amely olcsó és kereskedelmi forgalomban kapható vegyületből előállítható. A csapat egyhelyes molekuláris katalizátort tervezett, hogy sebészi pontossággal vágja el a szén-szén kötéseket, és teszi ezt 100 °C-kal alacsonyabb hőmérsékleten, feleakkora hidrogéngáz-nyomáson.
„Emellett tízszer kevesebb katalizátort igényel, miközben tízszer nagyobb aktivitást mutat. Tehát minden szempontból jobban teljesítünk” – mondta Kratish.
A katalizátor hő- és vegyi stabilitása olyan magas, hogy még PVC-szennyezés mellett is kontroll alatt tartja a folyamatot, pedig a PVC lebomlásakor hidrogén-klorid gáz szabadul fel, amely általában tönkreteszi a katalizátorokat. A kutatók ehhez képest azt találták, hogy a PVC felgyorsította a folyamatot, és a katalizátor teljesítménye még akkor is javult, ha a hulladék 25 százalékban PVC-ből állt.
A címlapkép illusztráció. Fotó: Freepik
