Badacze opracowali metodę wykorzystującą tani katalizator na bazie niklu, który radzi sobie z mieszankami różnych tworzyw sztucznych. Technologia pozwala przekształcać popularne poliolefiny bezpośrednio w wartościowe produkty jak paliwa czy smary, omijając konieczność precyzyjnego segregowania materiałów.
Skupienie na problematycznych poliolefinach
Cały proces koncentruje się na poliolefinach, które stanowią blisko dwie trzecie globalnego zużycia plastiku. To właśnie z nich produkuje się butelki po mleku, opakowania żywności czy worki na śmieci. Niestety, wskaźniki recyklingu tych materiałów nie sięgają nawet 10 procent, co oznacza, że większość ląduje na wysypiskach albo w spalarniach.
Czytaj także: NIK: Polska źle gospodaruje śmieciami. Za dużo palenia i wysypisk, za mały recykling
Tradycyjne metody przetwarzania wymagają ekstremalnych warunków, drogich metali szlachetnych lub dużych ilości katalizatora, co drastycznie podnosi koszty całego procesu. Nowe rozwiązanie wydaje się omijać te ograniczenia w dość elegancki sposób.
Działanie katalizatora niklowego
Sercem technologii jest jednocentrowy katalizator organoniklowy oznaczony jako AlS/Ni(COD)2. Proces rozpoczyna się od chemisorpcji związku niklu na kwaśnym siarczanie glinu, tworząc wysoce reaktywny prekatalizator. Pod wpływem wodoru przekształca się on w aktywną formę AlS/NiIIH, która wykazuje unikalną selektywność – preferuje rozszczepianie wiązań węgiel-węgiel w rozgałęzionych poliolefinach.
W porównaniu z konkurencyjnymi rozwiązaniami nowy katalizator pracuje w temperaturze niższej o 100 stopni Celsjusza i przy o połowę niższym ciśnieniu gazowego wodoru. Zużywa również dziesięć razy mniej materiału przy dziesięciokrotnie wyższej aktywności, co brzmi naprawdę imponująco.
Zaskakujące zachowanie wobec PVC
Jednym z ciekawszych aspektów jest zachowanie katalizatora w obecności polichlorku winylu (PVC), który tradycyjnie stanowi poważny problem w recyklingu. Jego obecność w mieszankach plastikowych zwykle uniemożliwia efektywne przetwarzanie, ale tym razem sytuacja wygląda inaczej.
Katalizator nie tylko radzi sobie z PVC, ale jego obecność faktycznie poprawia wydajność całego procesu. System AlS/NiIIH pozostaje wysoce selektywny i aktywny nawet przy przetwarzaniu mieszanin zawierających ten problematyczny materiał. Dodatkowo katalizator można wielokrotnie regenerować poprzez obróbkę trietyloglinem, co zwiększa ekonomiczną opłacalność rozwiązania.
Wyniki badania opublikowane w periodyku Nature Chemistry wskazują, że technologia ma potencjał do selektywnego przetwarzania złożonych strumieni odpadów plastikowych. Nowa metoda może znacząco obniżyć koszty recyklingu i zwiększyć jego efektywność, choć na ostateczne wyniki przyjdzie nam jeszcze poczekać.
Czytaj także: 78 milionów ton odpadów mniej. Naukowcy znaleźli rozwiązanie
Eliminacja etapu sortowania oznacza mniejsze wymagania infrastrukturalne i szybsze przetwarzanie odpadów. Badania były wspierane przez Departament Energii USA oraz firmę Dow Chemical Company, co sugeruje poważne zainteresowanie komercjalizacją, ale historia technologii recyklingu zna wiele obiecujących rozwiązań, które nie spełniły oczekiwań w skali przemysłowej.
Możliwość przetwarzania plastiku bez sortowania brzmi jak święty Graal recyklingu. Jeśli technologia okaże się skalowalna i opłacalna ekonomicznie, może rzeczywiście zmienić zasady gry.