Sort plastik kan ikke genbruges - men vi har lige fundet en måde at bruge kulstoffet i vedvarende energi

Det store problem med plastik er, at selvom de holder i meget lang tid, de fleste smides ud efter kun én brug. Siden plastik blev opfundet i 1950'erne, omkring 8, 300 m metriske tons (Mt) er blevet fremstillet, men over halvdelen (4, 900 Mt) er allerede på losseplads eller er gået tabt for miljøet. Alene i 2010 anslået 4,8 til 12,7 Mt gik i havene.

Kun en lille del af de hundredvis af plasttyper kan genanvendes med konventionel teknologi. Men der er andre ting, vi kan gøre for at genbruge plastik, efter at de har tjent deres oprindelige formål. Min forskning, for eksempel, fokuserer på kemisk genbrug, og jeg har undersøgt, hvordan fødevareemballage kan bruges til at skabe nye materialer som ledninger til elektricitet.

Ved kemisk genanvendelse bruger man de indgående elementer til at lave nye materialer. Alt plast er lavet af kulstof, brint og nogle gange ilt. Mængderne og arrangementerne af disse tre elementer gør hver plastik unik. Da plast er meget rene og meget raffinerede kemikalier, de kan nedbrydes til disse elementer og derefter bindes i forskellige arrangementer for at lave materialer af høj værdi, såsom kulstofnanorør. I teorien, de eneste biprodukter fra at gøre dette bør være ilt og brint.

Carbon nanorør er små molekyler med utrolige fysiske egenskaber. Tænk på et stykke kyllingetråd pakket ind i en cylinder. Sådan ser strukturen af ​​et kulstofnanorør ud. Når kulstof er arrangeret sådan, kan det lede både varme og elektricitet. Disse to forskellige energiformer er hver især meget vigtige at kontrollere og bruge i de rigtige mængder, afhængig af dine behov.

Til vores nye undersøgelse, vi tog plastik - især sort plastik, som almindeligvis anvendes som emballage til færdigretter og frugt og grønt i supermarkeder, men kan ikke let genbruges – og fjernet kulstoffet fra dem, byggede derefter nanorørmolekyler fra bunden og op ved hjælp af kulstofatomerne.

Nanorør er 80, 000 gange tyndere end et menneskehår, faktisk er de næsten lige så tynde som DNA-strenge. Men at være lavet af kulstof-kulstofbindinger giver dem også diamantlignende styrke. De er så stærke, at de betragtes som det ideelle materiale til en foreslået rumelevator.

Nanorør er allerede blevet brugt til at lave ledende film på touchscreen-skærme, og deres smidighed har også gjort dem ideelle til fleksibel elektronik. De er også blevet brugt til at udvikle stoffer, der skaber energi, når du bevæger dig, og NASA har brugt dem til at forhindre elektriske stød på Juno-rumfartøjet. Ud over, de blev for nylig brugt til at skabe antenner til 5G-netværk.

Ny anvendelse af nanorør

Vi har specifikt lavet kulstof nanorør, fordi de kan bruges til at løse problemet med elkabler, der overophedes og svigter. Over hele verden går omkring 8 % af elektriciteten tabt i transmission og distribution. Det virker måske ikke af meget, men den er lav, fordi elkablerne er korte, hvilket betyder, at kraftværker skal være tæt på det sted, hvor der bruges elektricitet, ellers går energien tabt i transmissionen. Mange langrækkende kabler (som er lavet af metaller) kan ikke fungere med fuld kapacitet, fordi de ville overophedes og smelte. Dette er et reelt problem for en fremtid med vedvarende energi ved hjælp af vind eller sol, fordi de bedste steder er langt fra, hvor folk bor.

Jeg har brugt flere år på at lære, hvad der er vigtigt for at få den bedste elektriske ydeevne fra kulledninger. For at gøre dette specialiserede jeg mig først i at skabe nanorør af højeste kvalitet ved at bruge de mest passende metoder til at skabe den bedste leder. Jeg kortlagde de bedste reaktionsbetingelser, som gav os muligheden for at bruge sort plast som råmateriale.

Nu har vi kunnet bruge nanorør til at overføre elektricitet til en pære i en lille demonstratormodel. I det lange løb planlægger jeg at lave kulstofkabler med høj renhed ved at bruge affaldsplastikmaterialer. Og jeg arbejder i øjeblikket på at forbedre nanorørmaterialets elektriske ydeevne og øge outputtet, så de er klar til storstilet indsættelse i de næste tre år.

Ved at holde fast i mit motto om "ingen kulstof efterladt" udvikler vi også nyhedsmåder til hurtigt og økonomisk at konvertere plastik ved hjælp af denne kemiske genbrugsmetode. Ethvert kulstof, der undslipper vores proces, er et tab for os, og kan være et forurenende stof. Så vi sigter mod at holde dette på et absolut minimum ved at opfange kulstoffet efter hvert trin ved hjælp af kemiske scrubbere til at opfange kulstof fra udstødningsgassen, så det kan upcycles igen og igen, indtil vi har brugt så meget af det originale kulstof som fysisk muligt.

Vi ser også på at bruge andre former for kulstofaffald til at lave nanomaterialer. Plast er et kendt problem, men der er masser af andre kulstofmaterialer såsom dæk, papirer, maling, opløsningsmidler, og kølemidler, der ikke altid har en udløbsplan. Plastproblemet vokser i takt med plastikforbruget, kun en meget lille mængde af dem bliver genbrugt. Men vores forskning viser, at vi kan bruge dagens problem til at lave morgendagens materialer.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.