Egy hétköznapi fém írhatja át a környezetvédelem szabályait
A globális környezetvédelem egyik legégetőbb problémája a rohamosan növekvő műanyaghulladék mennyisége. Az egyszer használatos termékek elterjedése napjainkban olyan méreteket öltött, hogy a hagyományos újrahasznosítási módszerek már nem képesek lépést tartani vele (sok esetben a feldolgozási arány nem éri el a 10%-ot sem). Egy ígéretes felfedezés azonban új utat nyithat a globális műanyaghulladék kezelésében: a Northwestern Egyetem kutatói egy nikkelalapú, fém katalizátort fejlesztettek ki, amely gyökeresen átalakíthatja a műanyagok újrahasznosítását. Az új módszer egyszerűbb működésű, könnyebben alkalmazható ipari környezetben, és gazdasági szempontból is életképesebb megoldást jelenthet, mint a korábbi technológiák.
A műanyag, ami nem adja magát könnyen
A tudományos áttörés középpontjában a poliolefin műanyagok állnak, melyek a globális műanyagfogyasztás közel kétharmadát teszik ki. Gondoljunk csak a tejesdobozokra, az eldobható evőeszközökre, a fóliákra vagy a szemeteszsákokra! Valamennyi polietilénből és polipropilénből készül, rövid élettartamuk miatt pedig nagyrészt azonnal hulladékká válnak. Ezeknek az anyagoknak az újrahasznosítása eddig rendkívül nehézkes volt, mivel a molekulájukban lévő kötések hihetetlenül erősek és kémiailag reaktívtalanok, amit Yosi Kratish, a tanulmány társszerzője csak úgy jellemzett, hogy “nincsenek gyenge láncszemeik”.
A kutatás célja éppen az volt, hogy megtörje ezt a kémiai ellenállást, és úgy tűnik, sikerrel jártak. A forradalmi megoldás a hidrogenolízis folyamat precíziós mérnöki alkalmazása. A megoldás a hidrogenolízis nevű eljárás mérnöki pontosságú alkalmazása, amely során hidrogéngáz és egy speciális katalizátor segítségével a makacs poliolefinek kisebb, újrahasznosítható szénhidrogén-összetevőkre bomlanak. A korábbi, nemesfém (platina vagy palládium) alapú eljárások drágák és energiaigényesek voltak, ami gazdaságilag indokolatlanná tette a széleskörű alkalmazásukat. A Northwestern vegyészei ezért a Földön bőségesen megtalálható, olcsó nikkelre összpontosítottak, és sikerült létrehozniuk egy olyan katalizátort, amely irányítottan képes lebontani a műanyagokat.
A katalizátor, ami célzottan dolgozik
Az új katalizátor különlegessége abban rejlik, hogy nem „vaktában” bontja le a műanyagokat, hanem egyetlen, pontosan irányított reakcióhelyen fejti ki hatását. Olyan, mint egy szike, amely célzottan és nagy pontossággal vágja el a műanyag molekulák kötéseit, így nem kell előre szétválogatni a különböző típusú műanyagokat. A szelektív bontás megkerüli az újrahasznosítás egyik legnagyobb akadályát, a típus szerinti szortírozást.
A katalizátor segítségével az eddig alacsony értékű műanyagokból folyékony anyagok keletkeznek. Ezekből már könnyen készíthetők értékesebb termékek, például kenőanyagok, üzemanyagok és gyertyák. A kutatócsoport eljárása ráadásul jóval kedvezőbb feltételek mellett működik, mint a korábbi módszerek: alacsonyabb hőmérsékleten, kisebb hidrogénnyomással, kevesebb katalizátorral — és mégis sokkal hatékonyabban. Ez pedig azt jelenti, hogy az újrahasznosítás innentől kezdve gazdaságilag is sokkal jobban megtérülhet.
Szennyező anyagból sebességfokozó
Még a kutatók is meglepődtek azon, amit a PVC feldolgozása során tapasztaltak. A PVC egy mérgező polimer, amely bomláskor erősen korrozív hidrogén-klorid gázt bocsát ki. Ez deaktiválja a katalizátorokat és “újrahasznosíthatatlanná” teszi a műanyagot. A Northwestern csapata azonban azt tapasztalta, hogy a nikkel alapú katalizátor nemcsak hogy ellenállt a PVC-szennyeződésnek, de a folyamat aktivitását is felgyorsította, még akkor is, ha a hulladékkeverék teljes tömegének 25%-át PVC tette ki. A technológia tehát képes lehet olyan vegyes műanyaghulladék feldolgozására is, amelyet korábban teljesen reménytelennek tartottak. A fém katalizátor ráadásul hő- és vegyi szempontból rendkívül stabil, így többször is felhasználható, valamint egyszerűen regenerálható.
Egy lépéssel közelebb a műanyagmentes jövő felé
Ha ez a technológia ipari környezetben is működőképesnek bizonyul, új fejezet kezdődhet az újrahasznosítás történetében. A kutatás kiváló példa arra, hogy megoldás olykor nem a bonyolultabb eljárásokban, hanem egy váratlanul egyszerű anyagban is rejtőzhet. A nikkel hasznosításával lépéssel közelebb kerülünk ahhoz, hogy ne csak kezeljük, hanem uraljuk is a saját hulladékunkat.
Cikk és kép forrása: korkorosgazdasag.hu
