Egy napenergiával működő vaskatalizátor ecetsavvá alakítja a műanyaghulladékot, új lehetőséget kínálva az újrahasznosításra.
A Waterloo-i Egyetem kutatói egy olyan napenergiával működő módszert fejlesztettek ki, amely képes a műanyaghulladékot ecetsavvá alakítani, amely az ecet fő összetevője – írja az Interesting Engineering. Az eljárás napfényt és egy speciálisan tervezett katalizátort használ, hogy molekuláris szinten bontsa le a műanyagokat, így új utat nyithat a hulladék hasznosításában anélkül, hogy szén-dioxid kerülne a légkörbe.
A kutatócsoport egy bioinspirált, kaszkád fotokatalízis rendszert tervezett, amelyben szén-nitridbe ágyazott egyedi vasatomok játszanak kulcsszerepet. Napfény hatására az anyag kémiai reakciók sorozatát indítja el, amelyek a gyakori műanyag polimereket nagy szelektivitással ecetsavvá alakítják.
Ellentétben sok újrahasznosítási módszerrel, amelyek hőt vagy fosszilis energiahordozókat igényelnek, ez a megközelítés napenergiával működik, és vízben zajlik.
Ez különösen ígéretes a vízi környezetekben található mikroműanyagok kezelésére. A rendszert széles körben használt műanyagokon tesztelték, többek között PVC-n, PP-n, PE-n és PET-en. Hatékonynak bizonyult vegyes műanyaghulladék feldolgozásakor is, ami kulcsfontosságú a valós alkalmazások szempontjából.
Napenergiával hajtott műanyag-újrahasznosítás
A műanyaghulladék, különösen a mikroműanyagok, ma már mind a tengeri, mind a szárazföldi ökoszisztémákban kimutathatók. Felhalmozódásuk komoly aggodalmakat vet fel az élővilágra és az emberi egészségre gyakorolt hatások miatt.
„Célunk az volt, hogy a műanyagszennyezés problémáját úgy oldjuk meg, hogy a mikroműanyagokat napfény segítségével értékes termékekké alakítjuk” – mondta Dr. Yimin Wu, a gépészeti és mechatronikai mérnöki kar professzora, valamint az új energiahordozók és fenntarthatóság Tang családi tanszékének vezetője.
A katalizátor tervezése a természetből merít ihletet. Egyes gombák enzimek segítségével lépésről lépésre bontják le az összetett szerves anyagokat. Ehhez hasonlóan a kutatók egy olyan kaszkád reakcióutat hoztak létre, amely fokozatosan bontja le a műanyag polimereket ecetsavvá.
A laborban már működik
A rendszer központi elemei a szén-nitrid szerkezetben eloszlatott, izolált vasatomok. Ezek az egyatomos aktív helyek javítják a reakció szabályozhatóságát és hatékonyságát napfény hatására, lehetővé téve az ecetsav szelektív előállítását a melléktermékek keveréke helyett.
Az ecetsav széles körben használt ipari alapanyag: az élelmiszeripartól a vegyiparon át az energiarendszerekig számos területen alkalmazzák. A műanyaghulladék ilyen módon történő átalakítása egyszerre csökkenti a szennyezést és hoz létre hozzáadott értéket.
Bár a rendszer jelenleg még laboratóriumi fázisban van, a kutatók szerint anyagtudományi és gyártástechnológiai fejlesztésekkel a jövőben tovább optimalizálható és ipari méretekben is alkalmazhatóvá válhat.
Szerző: Szendőfi Bori / green.hu
