Naukowcy z Tokyo Metropolitan University opracowali nową metodę rozkładu politereftalanu etylenu (PET), odpadów z tworzyw sztucznych znajdujących się w butelkach i tekstyliach, na cenne związki chemiczne. W procesie wykorzystuje się łatwo dostępny katalizator żelazny i popularne alkohole, co może stanowić znaczący krok w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym w przypadku tworzyw sztucznych.
Problem odpadów plastikowych
Zanieczyszczenie tworzywami sztucznymi jest palącym problemem środowiskowym. Chociaż istnieje recykling mechaniczny (ponowne wykorzystanie plastiku w jego pierwotnej postaci), często z biegiem czasu pogarsza się on jakość materiału. Recykling chemiczny – rozkładanie plastiku na elementy składowe – jest postrzegany jako bardziej zrównoważone rozwiązanie, ale istniejące metody często wymagają trudnych warunków i drogich materiałów.
Nowe podejście: depolimeryzacja katalizowana żelazem
Zespół badawczy pod kierunkiem profesora Kotohiro Nomury opracował metodę skutecznego rozkładu PET na jego składniki – diestry kwasu tereftalowego – przy użyciu wyłącznie chlorku żelaza(III) (FeCl3) jako katalizatora i alkoholi jako rozpuszczalnika. Podejście to działa w umiarkowanych temperaturach (120–180°C) i nie wymaga stosowania mocnych kwasów ani zasad, co czyni je prostszym i bardziej przyjaznym dla środowiska niż wiele istniejących procesów recyklingu chemicznego.
Kluczowe zalety metody
- Wysoka wydajność: Proces zapewnia prawie całkowitą konwersję odpadów z tworzyw sztucznych (wydajność 99,7-99,9%) nawet przy dużej skali.
- Selektywność: Metoda selektywnie rozkłada PET, nawet w mieszaninach z innymi materiałami, takimi jak bawełna czy inne tworzywa sztuczne.
- Opłacalność: Chlorek żelaza(III) jest niedrogim i powszechnie dostępnym katalizatorem.
- Ekologiczny: W procesie tym unika się stosowania agresywnych środków chemicznych i działa w umiarkowanych temperaturach.
Implikacje dla gospodarki o obiegu zamkniętym
Badania te dostarczają obiecującego rozwiązania umożliwiającego efektywne przekształcanie odpadów z tworzyw sztucznych w surowce chemiczne nadające się do recyklingu. Poprzez depolimeryzację PET na elementy składowe metoda tworzy system o zamkniętej pętli, w którym odpady z tworzyw sztucznych można przekształcić w nowe produkty, zmniejszając zależność od materiałów pierwotnych i minimalizując wpływ na środowisko. Metoda ta może być szczególnie cenna w przypadku przetwarzania zmieszanych strumieni odpadów z tworzyw sztucznych, gdzie recykling mechaniczny jest często niepraktyczny.
Finansowanie i kontekst badania
Badania przeprowadzono w ramach programu CREST Japońskiej Agencji Nauki i Technologii (JST) dotyczącego zaawansowanej degradacji polimerów i recyklingu chemicznego. Wskazuje to na szersze wysiłki w Japonii na rzecz opracowania zrównoważonych rozwiązań w zakresie gospodarowania odpadami z tworzyw sztucznych.
Opracowanie tej wydajnej i selektywnej metody recyklingu chemicznego stanowi znaczący krok w kierunku gospodarki tworzywami sztucznymi o bardziej zamkniętym obiegu, oferując realną drogę do przekształcania odpadów w cenne zasoby.
