Koncepcja wydaje się szczególnie obiecująca, gdy weźmiemy pod uwagę skalę problemu. Globalna produkcja plastiku w 2019 roku przekroczyła 360 milionów ton, a prognozy wskazują, że do 2050 roku wartość ta może sięgnąć ponad 500 milionów ton. Tymczasem z około 6,3 miliarda ton odpadów plastikowych wytworzonych do 2015 roku zaledwie 9% poddano recyklingowi. Reszta trafiła na wysypiska, do oceanów lub została spalona.
Nowa technologia powstała dzięki współpracy naukowców z Pacific Northwest National Laboratory, Columbia University, Technical University of Munich oraz East China Normal University. Ich jednostopniowa metoda konwersji mieszanych odpadów plastikowych w benzynę działa w temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu atmosferycznym. To istotna różnica w porównaniu z tradycyjnymi metodami, które wymagają temperatur przekraczających 300 stopni Celsjusza oraz skomplikowanej aparatury.
Kluczową rolę w procesie odgrywają chloroaluminianowe ciecze jonowe pełniące funkcję katalizatora. Umożliwiają one przekształcenie odpadów w paliwo już przy 30 stopniach Celsjusza. Proces łączy plastikowe śmieci z lekkimi izoalkanami, które są produktami ubocznymi dostępnymi z procesów rafineryjnych.
Efektywność konwersji sięga 95% dla miękkich rur PVC i aż 99% dla ich sztywnych odpowiedników. W testach z mieszanymi odpadami PVC i poliolefinami, które stanowią około połowy światowej produkcji plastiku, metoda osiągnęła 96% wydajności w temperaturze 80 stopni. To imponujące wyniki, choć warto zachować zdrowy sceptycyzm – laboratoryjne sukcesy nie zawsze przekładają się na przemysłową skalę.
Polichlorek winylu od lat stanowił jedno z największych wyzwań recyklingowych. Zawartość chloru sprawiała, że tradycyjne metody spalania czy pirolizy wymagały kosztownego i energochłonnego odchlorowania. Nowa technologia radzi sobie z tym problemem, łącząc odchlorowanie z konwersją w jednym kroku. Proces równoważy endotermiczne odchlorowanie i rozszczepienie wiązań węglowych z egzotermicznym alkilowaniem przez izobutan lub izopentan.
Co istotne, metoda nadaje się do przetwarzania rzeczywistych, mieszanych i zanieczyszczonych strumieni odpadów. Oznacza to, że może pracować z plastikiem prosto z wysypisk, bez konieczności dokładnego sortowania czy czyszczenia. W wyniku procesu powstają główne składniki benzyny, surowce chemiczne oraz kwas solny, który może być bezpiecznie zneutralizowany i ponownie wykorzystany w przemyśle, farmacji czy uzdatnianiu wody.
Poliolefiny i polistyren, które stanowią ponad połowę globalnej produkcji plastików, to szczególnie trudne do recyklingu materiały. Ich stabilne wiązania węglowe w łańcuchach polimerowych utrudniają rozkład chemiczny czy enzymatyczny. Nowe podejście wydaje się obiecujące w kontekście tych wyzwań.
Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie “Science”, co potwierdza naukową wartość projektu. Metodę zaprojektowano z myślą o skalowalności do zastosowań przemysłowych i wspieraniu gospodarki cyrkularnej. W przeciwieństwie do tradycyjnej pirolizy, która ogranicza się do produkcji węglowodorów o niskiej selektywności, nowe podejście pozwala na precyzyjną kontrolę produktów końcowych.
Czytaj też:
Technologia może stać się ważnym elementem w tworzeniu gospodarki obiegu zamkniętego dla plastików, przekształcając odpady w wartościowe surowce. Pandemia COVID-19 dodatkowo pogłębiła kryzys przez zwiększone zapotrzebowanie na środki ochrony osobistej i opakowania, więc każda sensowna alternatywa dla tradycyjnego składowania śmieci jest na wagę złota. Pytanie brzmi, jak szybko uda się wdrożyć tę obiecującą technologię w przemysłowej skali i czy rzeczywiście okaże się tak efektywna po wyjściu z laboratoryjnych warunków.