Nova tehnika može istovremeno razbiti najčešće korišteni oblik plastike i sintetizirati vrijedne, široko korištene molekule, potencijalno učiniti recikliranje plastičnog otpada privlačnijim i praktičnijim, otkriva nova studija.

Godišnje se stvori otprilike 300 milijuna metričkih tona plastičnog otpada, a očekuje se da će gotovo 12 milijardi metričkih tona takvog smeća zagaditi planet do 2050. Molekula polietilena, koja se često koristi u ambalaži i vrećicama za namirnice, najveća je komponenta plastičnog otpada, i može potrajati mnogo stoljeća da se razgradi, rekla je viša autorica studije Susannah Scott, kemijska inženjerka na Sveučilištu California, Santa Barbara.

Jedan od problema s plastikom je taj što ju je jeftinije i lakše proizvoditi i baciti nego reciklirati. Proizvodi izrađeni od reciklirane plastike često posjeduju lošija svojstva od novoizrađenih, a razbijanje plastike do izvornih građevnih blokova često je složeno i zahtijeva puno energije ili kemikalija, pa nastali proizvodi često ne nadoknađuju troškove obrade.

Jedan od mogućih načina rješavanja ove ekonomske prepreke je "pretvorba" plastičnog otpada - pretvaranje u vrijedne kemikalije. Međutim, to često uključuje energetski intenzivan, naporan korak razgradnje plastike na osnovne komponente prije sinteze željenih spojeva.

Sada su Scott i njezini kolege razvili jednostavnu, niskoenergetsku tehniku za pretvaranje polietilena u alkilaromatske spojeve, koji su osnova mnogih deterdženata, maziva, boja, otapala, farmaceutskih proizvoda i drugih industrijskih i potrošačkih proizvoda i trenutno podržavaju tržište od 9 milijardi dolara godišnje. Uspješno su testirali svoju metodu na stvarnom polietilenskom otpadu koji se sastoji od plastične vrećice i čepa od boce s vodom.

"Polietilen je jedna od najčešće korištenih i proizvedenih plastičnih masa na svijetu - postoji ogroman tok otpada na raspolaganju", rekao je Bert Weckhuysen, kemijski inženjer na Sveučilištu Utrecht u Nizozemskoj, koji nije sudjelovao u ovoj studiji. "Oni su u stanju pretvoriti proizvod niske vrijednosti u proizvod visoke vrijednosti."

Potrebne su samo umjerene temperature - dok konvencionalne metode za proizvodnju alkilaromatika obično zahtijevaju temperature od 500 do 1.000 stupnjeva C, ovaj novi proces treba samo oko 300 stupnjeva C. Također ne zahtijeva vodu ili bilo koje drugo otapalo - jednostavno zahtijeva kuhanje polietilena s uobičajenom vrstom katalizatora napravljenog od nanočestica platine na zrncima glinice, koji se dugo koristi u rafinaciji nafte.

Ova nova strategija oslanja se na dvije različite kemijske reakcije koje djeluju u tandemu. Jedna koristi vodik za cijepanje polietilena na manje komade, razbijajući jake molekularne veze koje drže plastiku zajedno, dok druga sintetizira alkilaromatske spojeve. Potonja reakcija stvara vodik koji može pomoći u pokretanju prve reakcije. Stvara se samo mala količina nusproizvoda - lagani plinovi poput metana, koji se mogu spaliti kako bi se osigurala energija za pokretanje procesa.

"Najviše iznenađujući nalaz je da je polietilen zapravo bolja početna točka za izradu alkilaromatskih molekula od uobičajene početne točke, a to su molekule koje dolaze izravno iz nafte", rekla je Scott. Ova nova metoda za stvaranje alkilaromatika zahtijeva mnogo manje topline od konvencionalnih metoda, objasnila je.

"U tom smislu, upotreba plastike nije druga najbolja, već zapravo poželjna i daje novi način gledanja na vrijednost plastičnog otpada", rekla je Scott. "Podsjećamo da je plastika visoko projektirani i obrađeni materijali čiji energetski i kemijski sadržaj predstavlja priliku, a ne nedostatak za prevladavanje."

Jedna mana ove nove tehnike je da katalizator s vremenom gubi aktivnost kako se materija naliježe na njega. Međutim, Scott je primijetila da se to može osvježiti, recimo, zagrijavanjem katalizatora u prisutnosti zraka kako bi se izgorjelo sve što se zaglavilo na površini.

Iako je katalizator sam po sebi skup, "njegov trošak se amortizira u odnosu na ogromnu količinu proizvoda koju može proizvesti tijekom mnogo godina", rekla je Scott. Weckhuysen je istaknuo da buduća istraživanja mogu istražiti razvoj jeftinijih alternativa.

Buduća istraživanja ne bi mogla samo istražiti načine kako ovaj katalizator učiniti učinkovitijim, već i istražiti različite katalizatore koji mogu razgraditi drugu plastiku ili generirati druge vrijedne proizvode, rekla je Scott. To bi moglo pomoći utrti put prema budućnosti u kojoj se plastika ne smatra otpadom već vrijednom sirovinom, rekao je Weckhuysen.

Znanstvenici su svoje nalaze detaljno iznijeli u izdanju časopisa Science.