Affaldsplast, der omdannes til filtreringsmembraner

I en verden, der synes at drukne i plastflasker, genanvendelse af dette affald til nyttige materialer ville bidrage til at reducere dets miljøpåvirkning. KAUST -forskere har nu opfundet en måde at gøre plastflasker til porøse membraner, der kunne bruges som molekylære filtre i den kemiske industri.

Cirka 40 procent af den kemiske industris energiforbrug går til at adskille og rense kemikalier i varmeintensive processer, såsom destillation og krystallisation. Brug af porøse membraner til at adskille molekyler fra væsker kan reducere dette energiforbrug dramatisk. Men de fleste konventionelle membraner er ikke robuste nok til at modstå den slags opløsningsmidler, der bruges i industrien, og alternative keramiske membraner har en tendens til at være meget dyre.

KAUST -teamet henvendte sig i stedet til genanvendt poly (ethylenterephthalat) (PET). "PET er mekanisk og kemisk robust, gør den nyttig til filtrerings- og rensningsprocesser, der kræver sterilisering eller rengøring med syrer eller blegemiddel, "siger Bruno Pulido, Ph.d. studerende.

I 2016, global produktion af PET nåede 50 millioner tons, tegner sig for cirka 9 procent af den samlede plastproduktion. Cirka 30 procent af PET bruges i fødevareindustrien, herunder engangsflasker. PET er typisk "nedcyklet" til produkter med lavere værdi, såsom beklædningsgenstande, så konvertering af det til filtreringsmembraner af højere værdi kan give et stærkt økonomisk incitament til at forbedre genanvendelsesgraden.

For at skabe deres membraner, forskerne opløste PET og brugte derefter et andet opløsningsmiddel til at gøre PET fast igen, denne gang i form af en membran i stedet for en flaske.

Teamet testede en lang række forskellige behandlingsbetingelser og opløsningsmidler og brugte et additiv kaldet poly (ethylenglycol) (PEG) til at hjælpe med at danne porer i PET -membranerne. Ændring af koncentrationen og størrelsen af ​​PEG -molekylerne hjalp med at kontrollere antallet og størrelsen af ​​porer i membranen, og dermed finjustere dets filtreringsegenskaber.

Efter at have optimeret denne proces, holdet målte, hvor let væske der strømmer gennem membranerne, og hvor godt de adskiller molekyler af forskellige størrelser. De bedste membraner havde porestørrelser, der varierede fra 35 til 100 nanometer brede, med porer, der dækker op til 10 procent af membranens areal; de klarede sig også godt ved 100 grader Celsius.

Pulido siger, at membranerne kunne bruges som understøtning til tynde lag af andre filtreringsmaterialer, såsom dem, der findes i membraner med omvendt osmose. "Vi arbejder også på udviklingen af ​​PET hule fibre, en type membran med yderligere fordele i forhold til flade membraner, "tilføjer han.