Snadnější recyklace plastu je na obzoru

Věk předběžného smíšeného plastového odpadu může brzy skončit. Tajná zbraň? Levný katalyzátor vyrobený z niklu, který se zaměřuje na jeden z našich nejúžasnějších polymerů. Zjištění jsou podrobně popsána ve studii zveřejněné 2. září v časopise Chemie přírody.

I po desetiletích celosvětového úsilí zůstává recyklace plastů mnohem snazší, než je provedeno. Frustrující realita je z velké části díky skupině polymerů zvaných polyolefiny. Lidé každý rok vyrábějí zhruba 220 milionů tun produktů na bázi polyolefinu, z nichž většina jsou předměty na jedno použití, jako jsou lahve pro koření, mléčné džbány, plastové obaly, odpadky a kartony šťávy.

„V zásadě je téměř všechno ve vaší lednici založeno na polyolefinu,“ uvedl ve svém prohlášení spoluautor a spoluautor studie Northwestern University.

Plasty jsou obvykle rozděleny pomocí katalyzátorů – spodních složek schopných využívat slabé chemické vazby, aby se rozklad v materiálech, které jinak zhoršují stovky nebo tisíce let, se zhoršují.

Každoročně recyklujeme méně než 10 procent produktů polyolefinu, což má za následek hora odpadu určených pro skládky nebo průmyslové pece. Je to proto, že zatímco jiné plasty jsou obvykle rozkládány s katalyzátory, polyolefiny jsou jiný příběh. Tyto odolné polymery odolávají erodování v důsledku malých molekul spojených notoricky tvrdými vazbami na uhlík-uhlík.

„Polyolefiny nemají žádné slabé vazby. Každá vazba je neuvěřitelně silná a chemicky nereaktivní,“ řekl Kratish.

Naše současná řešení nejsou „řešeními“, stejně jako Stopgaps. Polyolefinové produkty mohou být rozdrceny, roztaveny a dolů se seply na plastové pelety nízké kvality, ale i potom existují námitky. Oddělení asistované člověkem je stále nutné a dokonce i nejmenší množství zbytků potravin nebo neplastického materiálu může ohrozit celou dávku. Mezitím hoření polyolefinů vyžaduje teploty až 1 292 stupňů Fahrenheita.

„Samozřejmě všechno lze spálit,“ řekl Kratish. „Pokud aplikujete dostatek energie, můžete cokoli převést na oxid uhličitý a vodu. Chtěli jsme však najít elegantní způsob, jak přidat minimální množství energie k odvození produktu maximální hodnoty.“

Potenciální roztok může spočívat v hydrogenolýze, což je proces, ve kterém kombinace plynu vodíku a katalyzátoru dekonstruují plast polyolefinu do skutečně užitečných uhlovodíků. Existující možnosti hydrogenolýzy zahrnují také vysoké teploty a drahé, ušlechtilé kovové katalyzátory, ale Kratishův tým našel řešení.

Na rozdíl od kovů vzácných zemin, jako je Palladium a Platinum, inženýři zjistili, že syntetizovaná alternativa zvaná kationtový nikl je levná, hojná a snadno se hromadí. Mezi další katalyzátory na bázi niklu patří více reakčních míst. Varianta kationtového niklu niklu umožňuje fungovat spíše jako přesný laserový nebo ostrý nůž. Místo rozbití veškeré struktury plastu se tato možnost konkrétně zaměřuje na tyto odolné vazby na uhlíkové uhlíky při mnohem nižší teplotě a s polovinou tlaku vodíkového plynu. Nový katalyzátor je tak stabilní, že drží nechvalně známé, náročné plasty, jako je PVC.

„Přidání PVC do recyklační směsi bylo vždy zakázáno. Zjevně však náš proces ještě zlepšuje,“ řekl Kratish. „To je šílené. Rozhodně to není něco, co by někdo očekával.“

Pokud je prokázáno, že je škálovatelný a efektivní, nový katalyzátor by mohl do značné míry vymýtit potřebu pečlivého plastového předběžného třesení a zároveň drasticky snížit množství mikroplastů uvolněných do životního prostředí každý den.

Více obchodů, recenzí a nákupních průvodců

Tým PopSCI testoval stovky produktů a strávil tisíce hodin snahou najít nejlepší vybavení a gadgety, které si můžete koupit.