Nova metoda, opisana u izdanju časopisa Science od 11. kolovoza, mogla bi povećati ekonomske poticaje za recikliranje plastike i otvoriti vrata recikliranju novih vrsta plastike. Istraživači procjenjuju da bi njihove metode također mogle smanjiti emisije stakleničkih plinova iz konvencionalne proizvodnje ovih industrijskih kemikalija za otprilike 60 posto.
Nova tehnika oslanja se na nekoliko postojećih tehnika kemijske obrade. Prva je piroliza, u kojoj se plastika zagrijava na visoke temperature u okruženju bez kisika. Rezultat je pirolizno ulje, tekuća mješavina različitih spojeva. Pirolizno ulje sadrži velike količine olefina -- klase jednostavnih ugljikovodika koji su središnji građevni blok današnjih kemikalija i polimera, uključujući različite vrste poliestera, površinski aktivnih tvari, alkohola i karboksilnih kiselina.
U trenutnim energetski intenzivnim procesima poput parnog krekiranja, proizvođači kemikalija proizvode olefine izlažući naftu ekstremno visokoj toplini i pritisku. U ovom novom procesu, tim UW-Madisona izdvaja olefine iz piroliznog ulja i koristi ih u mnogo manje energetski intenzivnom kemijskom procesu koji se zove homogena hidroformilacijska kataliza. Ovaj proces pretvara olefine u aldehide, koji se zatim mogu dalje reducirati u važne industrijske alkohole.
"Ovi se proizvodi mogu koristiti za izradu širokog raspona materijala veće vrijednosti", kaže George Huber, profesor kemijskog i biološkog inženjerstva koji je vodio rad zajedno s postdoktorandom Houqianom Lijem i doktorandom Jiayang Wuom.
Ovi materijali veće vrijednosti uključuju sastojke koji se koriste za izradu sapuna i sredstava za čišćenje, kao i druge korisnije polimere.
"Stvarno smo uzbuđeni zbog implikacija ove tehnologije", kaže Huber, koji također vodi Centar za kemijsku preradu otpadne plastike koji se financira Odjelom za energetiku. "To je tehnologija platforme za nadogradnju plastičnog otpada pomoću kemije hidroformilacije."
Industrija recikliranja mogla bi uskoro usvojiti proces; posljednjih je godina najmanje 10 velikih kemijskih tvrtki izgradilo ili najavilo planove za postrojenja za proizvodnju ulja za pirolizu iz otpadne plastike. Mnogi od njih puštaju ulje za pirolizu kroz parne krekere kako bi proizveli spojeve niske vrijednosti. Nova tehnika kemijskog recikliranja mogla bi pružiti održiviji i unosniji način korištenja tih ulja.
"Trenutno te tvrtke nemaju baš dobar pristup poboljšanju ulja za pirolizu", kaže Li. "U ovom slučaju možemo dobiti visokovrijedne alkohole u vrijednosti od 1200 do 6 dolara000 po toni iz otpadne plastike, koja vrijedi samo oko 100 dolara po toni. Osim toga, ovaj proces koristi postojeću tehnologiju i tehnike. Relativno je lako se povećava."
Studija je bila zajednički napor nekoliko različitih odjela UW-Madison, kaže Huber. Clark Landis, predstojnik Odsjeka za kemiju i svjetski stručnjak za hidroformilaciju, predložio je mogućnost primjene tehnike na ulja za pirolizu. Profesor kemijskog i biološkog inženjerstva Manos Mavarikakis koristio se naprednim modeliranjem kako bi pružio uvid u kemijske procese na molekularnoj razini. Profesor kemijskog i biološkog inženjerstva Victor Zavala pružio je pomoć u analizi ekonomičnosti tehnike i životnog ciklusa plastičnog otpada.
Sljedeći korak za tim je ugađanje procesa i bolje razumijevanje koje kombinacije reciklirane plastike i katalizatora proizvode koje konačne kemijske proizvode.
"Postoji toliko različitih proizvoda i toliko mnogo puteva kojima možemo ići s ovom tehnologijom platforme", kaže Huber. "Postoji ogromno tržište za proizvode koje proizvodimo. Mislim da bi to doista moglo promijeniti industriju recikliranja plastike."
(izvor: Sveučilište Wisconsin-Madison. "Novi proces recikliranja mogao bi pronaći tržišta za 'smeće' plastični otpad." ScienceDaily. ScienceDaily, 11. kolovoza 2023.
