Vedci z amerického Oak Ridge National Laboratory prišli s riešením, ktoré by nás mohlo zbaviť plastového odpadu. Obyčajný plast dokázali premeniť na palivo podobné benzínu a nafte. Autori štúdie popisujú konkrétny a overený chemický proces, ktorý už prešiel laboratórnymi testami.
Zamerali sa na polyetylén, čo je jeden z najbežnejších plastov, s ktorým sa stretávaš každý deň. Nájdeš ho v igelitkách, obaloch či kuchynských doskách. Problém je, že práve tento materiál tvorí obrovskú časť odpadu a jeho recyklácia má svoje limity.
Odoberaj Vosveteit.sk cez Telegram a prihlás sa k odberu správ
Vedci zvolili iný prístup. Namiesto klasického spaľovania alebo mechanického spracovania použili tzv. roztavené soli. Ide o špeciálnu zmes anorganických látok, ktorá pri vyššej teplote zostane v tekutom stave. V tomto prípade obsahovala chlorid hlinitý, ktorý zohral kľúčovú úlohu.
Táto zmes splnila hneď dve funkcie naraz. Fungovala ako prostredie, v ktorom reakcia prebehla, a zároveň ako katalyzátor, teda látka, ktorá reakciu urýchlila. V praxi to znamenalo, že dlhé plastové reťazce sa rozpadli na kratšie molekuly, ktoré sa už správali ako klasické palivá.
Experiment má za sebou aj praktické výsledky
Tím dosiahol približne 60-percentný výťažok benzínovej zložky a to pri pomerne miernych podmienkach.
Populárna spravodajská aplikácia pre iOS a Android dostala veľkú aktualizáciu. Pribudlo množstvo nových funkcií, ktoré musíš vyskúšať
Zdroj: Unsplash (drpepperscott230)
„Vyvinuli sme efektívnu a selektívnu premenu polyetylénu na benzín,“ vysvetlil výskumník Liqi Qiu.
Najväčším objavom štúdie boli práve podmienky, za akých bola reakcia možná. Kým tradičné metódy spracovania plastov na palivo potrebovali teploty okolo 450 až 500 stupňov Celzia, nový proces fungoval pod hranicou 200 stupňov. To je teplota porovnateľná s bežnou kuchynskou rúrou. Nižšia teplota znamená menšiu spotrebu energie a jednoduchšie nasadenie v praxi.
Väčšina dnešných recyklačných technológií potrebuje plast dokonale čistý a vytriedený. V praktických podmienkach to znamená drahé triedenie, umývanie a logistiku. Roztavené soli však zvládnu aj „špinavý“ materiál. Zvyšky jedla, etikety či iné organické nečistoty sa v tomto prostredí rozložia alebo vyplávajú na povrch. Samotný polymér sa medzitým rozpadne na palivo. To môže výrazne znížiť náklady na spracovanie odpadu ešte pred samotnou recykláciou.
Zaujímavé je aj to, čo tento proces nepotreboval. Vedci obišli drahé kovy, ktoré sa často používajú ako katalyzátory. Nepoužili ani organické rozpúšťadlá či dodatočný vodík.
„Na premenu odpadu na hodnotné palivá sme použili komerčne dostupné anorganické soli, ktoré samy vytvorili katalytické miesta,“ uviedla vedkyňa Zhenzhen Yang.
Zároveň dodala, že ide o prvý prípad, keď roztavené soli poslúžili na výrobu hodnotných chemikálií bez potreby externého katalyzátora či rozpúšťadla.
Ako sme už naznačili vyššie, energia je pri týchto reakciách dôležitým faktorom. Pri každom podobnom procese sa musia výskumníci opýtať, či na reakciu neminú viac energie, než získajú späť, inak by sa jednoducho neoplatila. V tomto prípade proces pôsobí konkurencieschopne aj v porovnaní s ťažbou fosílnych palív, aspoň na papieri a v laboratórnych podmienkach.
Vedci zdokumentovali premenu plastov na palivo na detailnej úrovni
Vedci sledovali reakciu na úrovni atómov. Pomocou röntgenových lúčov, magnetickej rezonancie aj neutrónov zistili, ako sa jednotlivé prvky správajú. Kľúčovú úlohu zohrali atómy hliníka, ktoré vytvorili silne kyslé miesta schopné rozbíjať dlhé reťazce plastu.
Keď sa tieto reťazce rozpadli, vznikli rôzne typy molekúl. Jednoduchšie štruktúry viedli k benzínu, zložitejšie k nafte. Vedci si to overili aj pomocou izotopov, označili niektoré atómy a sledovali ich pohyb počas reakcie. Celý projekt spojil viacero odborov. Chemici, fyzici aj materiáloví vedci spolupracovali na tom, aby pochopili každý krok procesu. Použili napríklad neutrónové zariadenia na sledovanie vodíka alebo pokročilé simulácie na výpočet energetických zmien.
„Náš systém rieši dva základné problémy, dá sa oveľa ľahšie škálovať a nepotrebuje iniciátor reakcie, čo znamená, že sa náš proces rýchlejšie dostane do priemyslu,“ hovorí Sheng Dai, vedúci projektu.
Zdroj: acquelyn DeMink/ORNL, U.S. Dept. of Energy
Premena plastu späť na palivo by mohla vyriešiť problém s odpadom
Polyetylén patrí medzi plasty, ktoré sa síce recyklujú, ale len obmedzený početkrát. Postupne strácajú vlastnosti a končia ako odpad. Tento nový prístup predstavuje tzv. chemickú recykláciu. Plast sa nerozomelie na menej kvalitný materiál, ale rozloží sa späť na základné stavebné bloky, palivo. Teoreticky tak vzniká uzavretý cyklus, kde odpad slúži ako zdroj energie pre ďalšiu výrobu.
To však neznamená, že všetko je vyriešené. Výskumníci narazili aj na slabinu, reakcia pohlcuje vlhkosť zo vzduchu, čo môže znižovať jeho stabilitu. Autori štúdie preto hľadajú spôsoby, ako roztavené soli uzavrieť alebo stabilizovať, napríklad pomocou uhlíka či halogénov.
Páčil sa vám článok? Sledujte nás na Facebooku