Účinná metóda zrecykluje plasty na cenné uhľovodíky, tvrdia vedci

Žijeme „dobu plastovú“, ktorá nám priniesla mnoho praktických produktov a pohodlia, ale množstvo plastového odpadu začína robiť nemalé problémy. Medzi najhorší plastový odpad patria obaly a výrobky z polyetylénu a polypropylénu, ktorých degradácia na skládkach môže trvať desaťročia.

Polypropylén a polyetylén sa síce dá recyklovať, ale tento proces je náročný a často produkuje veľké množstvá metánu, ktorý je silným skleníkovým plynom. Obidva plasty patria k polyolefínom a vznikajú polymerizáciou etylénu a propylénu, pochádzajúcich najmä z fosílnych palív. Väzby polyolefínov sú pritom silné a ťažko sa prerušujú.

Vedci z Kalifornskej univerzity v Berkeley vyvinuli metódu recyklácie týchto polymérov, využívajúcu relatívne lacné katalyzátory, ktoré ľahko rozbijú ich väzby a premenia ich na propylén a izobutylén. Tieto plyny sa potom môžu recyklovať na nové plasty.

Tento recyklačný proces sa nazýva izomerizujúca etenolýza. Používa katalyzátor, ktorý rozkladá olefínové polymérne reťazce na „krátke“ molekuly. Polyetylénové a polypropylénové väzby sú vysoko odolné voči chemickým reakciám, pretože tieto polyolefíny majú dlhé reťazce jednoduchých väzieb uhlík-uhlík. Väčšina polymérov má aspoň jednu dvojitú väzbu uhlík-uhlík, ktorá sa dá rozbiť oveľa ľahšie. Doteraz bola izomerizujúca etenolýza testovaná pomocou katalyzátorov z drahých kovov, ktoré však nedokázali premeniť všetok plast na základné plyny. V novom výskume vedci použili sodík na oxide hlinitom (Al₂O₃) a následne oxid wolfrámu na oxide kremičitom (SiO₂), ktoré sa ukázali oveľa ekonomickejšie a efektívnejšie, hoci proces vyžaduje vysoké teploty.

Sodík na Al₂O₃ rozbil v oboch plastoch dlhé polymérne reťazce na kratšie a s prerušiteľnými dvojitými väzbami uhlík-uhlík. Nasledoval druhý proces známy ako metatéza olefínov. Pri vystavení prúdu plynného etylénu v reakčnej komore s katalyzátorom oxidu wolfrámu na SiO₂ došlo k pretrhnutiu väzieb uhlík-uhlík. Nakoniec sa všetok polyetylén úplne premení na propylén a polypropylén sa premení na zmes propylénu a izobutylénu.

Obe tieto chemikálie sú veľmi žiadané – propylén je dôležitou surovinou pre chemický priemysel a izobutylén je často používaný monomér v mnohých polyméroch vrátane syntetického kaučuku a prísad do benzínu.

Keďže plasty sa často v recyklačných strediskách miešajú, vedci chceli zistiť, čo by sa stalo, keby polypropylén a polyetylén prešli izomerizujúcou etenolýzou spoločne. Ukázalo sa, že reakcia úspešne funguje aj pri recyklácii polyetylénu a polypropylénu súčasne, pričom vznikla zmes propylénu a izobutylénu.

Postup fungoval aj pri kontaminácii inými polymérmi, pričom reakcia poskytla len o niečo menej propylénu a izobutylénu ako pri čistých verziách polyolefínov. Ďalší test však ukázal, že prítomnosť PVC v recyklovanom odpade výrazne znížila výnos plynov. Ak má táto technológia fungovať efektívne, bude potrebné pred recykláciou odpad starostlivo vytriediť.

Technológia je zatiaľ len v experimentálnom štádiu, takže problém s tisíckami ton plastového odpadu momentálne nevyrieši. Ukazuje však jednu z možností, ako by sa tento problém dal riešiť v budúcnosti a vyťažiť z konkrétnych typov polymérov užitočné chemické suroviny.

Výskum bol publikovaný v magazíne Science.