Zespół naukowców z University of Delaware opracował nowy energooszczędny i ekologiczny sposób wytwarzania paliwa z odpadów plastikowych, który pozwala jednocześnie zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska i poprawić efektywność recyklingu.

• Nowa metoda wykorzystuje nanocząsteczkowy katalizator, który przyspiesza reakcję hydrogenolizy, przekształcając plastik w paliwa ciekłe przy minimalnej produkcji niepożądanych produktów ubocznych.
• Testy przeprowadzono na polietylenie o niskiej gęstości, używanym m.in. w torbach na zakupy i foliach, z niemal dwukrotnie szybszą reakcją niż w tradycyjnych metodach.
• Katalizator wykazuje wysoką selektywność, umożliwiając ukierunkowaną produkcję paliw ciekłych i ograniczając emisję metanu.
• Metoda umożliwia upcykling plastiku, traktując odpady jak paliwa stałe do przekształcenia w wartościowe chemikalia i paliwa ciekłe.
• Zespół planuje dalsze udoskonalanie katalizatora oraz opracowanie biblioteki katalizatorów dla różnych rodzajów tworzyw sztucznych, z możliwością współpracy z przemysłem.

Naukowcy z University of Delaware opracowali innowacyjną metodę przetwarzania plastikowych odpadów w paliwo, która jest zarówno energooszczędna, jak i przyjazna dla środowiska. Nowe podejście pozwala nie tylko na produkcję ekologicznego paliwa, ale również przyczynia się do zmniejszenia ilości odpadów plastikowych w środowisku.

Tworzywa sztuczne, choć cenione za trwałość, mają poważną wadę – ich rozkład w naturze jest bardzo powolny. Drobne cząstki plastiku, znane jako mikroplastik, trafiają do gleby, wód i powietrza, zagrażając zdrowiu ludzi oraz funkcjonowaniu ekosystemów. Tradycyjny recykling pozwala co prawda na ponowne wykorzystanie plastiku, ale proces ten powoduje utratę jakości materiału z powodu zanieczyszczeń i degradacji polimerów. Ponadto recykling nie nadąża za stale rosnącą produkcją odpadów na świecie.

Nowa metoda wykorzystuje katalizator oparty na nanocząstkach, który znacząco przyspiesza przekształcanie plastiku w ciekłe paliwo. W porównaniu z dotychczas stosowanymi technologiami, proces ten ogranicza powstawanie niepożądanych produktów ubocznych, co zwiększa efektywność i czystość otrzymywanego paliwa. Dzięki temu rozwiązaniu można jednocześnie zmniejszać skalę zanieczyszczeń i uzyskiwać wartościowy surowiec energetyczny.

– Zamiast pozwalać, by tworzywa sztuczne piętrzyły się jako odpady, upcykling traktuje je jak paliwa stałe, które można przekształcić w użyteczne paliwa ciekłe i chemikalia, oferując szybsze, bardziej wydajne i przyjazne dla środowiska rozwiązanie – powiedziała prof. Dongxia Liu, główna autorka badania opisanego w magazynie „Chem Catalysis”.

Jaki jest kluczowy element?

Naukowcy doprecyzowali, że kluczowym elementem nowej technologii jest enzymatyczny katalizator przyspieszający reakcję hydrogenolizy, w której polimery plastikowe, przy udziale wodoru, przekształcane są w ciekłe paliwa.

W praktycznych testach wykorzystano polietylen o niskiej gęstości, materiał powszechnie stosowany w torbach zakupowych i foliach plastikowych. W małym reaktorze ciśnieniowym tworzywo zostało połączone z katalizatorem i gazem wodorowym, a następnie poddane działaniu wysokiej temperatury, co spowodowało stopienie plastiku do gęstego, lepkawego syropu. Cały proces przebiegał niemal dwukrotnie szybciej niż w przypadku wcześniejszych metod hydrogenolizy.

Katalizator wyróżnia się także wysoką selektywnością, umożliwiając skoncentrowaną produkcję ciekłych paliw przy jednoczesnym ograniczeniu powstawania niepożądanych produktów ubocznych, w tym metanu, który jest silnym gazem cieplarnianym. Dzięki temu nowa metoda łączy większą efektywność konwersji plastiku z redukcją emisji szkodliwych substancji, co czyni ją atrakcyjną zarówno pod względem energetycznym, jak i środowiskowym.

– Udało nam się wytworzyć materiał, który nie tylko przyspiesza proces konwersji, ale także poprawia jakość uzyskiwanych paliw. Ten postęp pokazuje potencjał nanostrukturalnych katalizatorów mezoporowatych w doskonaleniu upcyklingu plastiku – podkreśla prof. Liu.

Teraz zespół planuje dalsze udoskonalanie katalizatora oraz opracowanie szerszej biblioteki podobnych katalizatorów przeznaczonych do różnych rodzajów tworzyw sztucznych. Naukowcy mają nadzieję na współpracę z partnerami z przemysłu, która pozwoli na przekształcanie odpadów plastikowych w cenny zasób – paliwa i wartościowe chemikalia.

Źródło: PAP