Mere bæredygtig genanvendelse af plast

Plast er blandt de mest brugte materialer, og de er vitale komponenter i alle moderne teknologier. Indtil nu, det har kun været muligt at genanvende disse værdifulde materialer i begrænset omfang. For at tilbyde nye løsninger, kemikere fra professor Stefan Meckings gruppe ved universitetet i Konstanz udviklede en mere bæredygtig metode til kemisk genanvendelse af polyethylenlignende plast. Forskerne bruger 'brudpunkter' på molekylært niveau til at adskille plastikken tilbage til dens molekylære komponenter.

Den nye metode fungerer uden ekstremt høje temperaturer, er derfor mere energieffektiv og har en væsentlig højere genvindingsgrad (ca. 96 pct. af udgangsmaterialet) end etablerede processer. Disse resultater offentliggøres den 17. februar 2021 i det videnskabelige tidsskrift Natur .

Mekanisk genbrug vs. kemisk genbrug

"Den direkte genbrug af plast er ofte hæmmet af det faktum, at i praksis, mekanisk genbrug fungerer kun i begrænset omfang - fordi plastikken er forurenet og blandet med tilsætningsstoffer, som forringer genbrugsmaterialernes egenskaber, " forklarer Stefan Mecking.

'Kemisk genanvendelse' er et alternativ:Via en kemisk proces, brugt plast nedbrydes til dets molekylære byggesten, som så kan omdannes til ny plast.

Begrænsninger af kemisk genanvendelse af polyethylen

Specifikt i tilfælde af polyethylen - den mest udbredte plast - er kemisk genanvendelse vanskelig. På molekylært niveau, plast er opbygget af lange molekylære kæder. "Polymerkæder af polyethylen er meget stabile og vendes ikke let tilbage til små molekyler, " Stefan Mecking forklarer. Temperaturer over 600° Celsius er påkrævet, gør proceduren energikrævende. På samme tid, genvindingsgraden er begrænset (i nogle tilfælde, til mindre end ti procent af udgangsmaterialet).

Hvordan kemisk genanvendelse af polyethylen kan gøres mere bæredygtig

Stefan Mecking og hans team rapporterer om en metode, der gør en mere energieffektiv kemisk genanvendelse af polyethylen-lignende plast mulig, kombineret med en meget høj genvindingsgrad på omkring 96 procent af udgangsmaterialerne. For at gøre det, kemikerne brugte "brudpunkter" på molekylært niveau, hvilket muliggjorde en dekonstruktion af kæden til mindre molekylære byggesten. "Nøglen til vores metode er polymerer med en lav densitet af forudbestemte brudpunkter i polyethylenkæden, så den krystallinske struktur og materialeegenskaber ikke kompromitteres, Stefan Mecking forklarer, tilføjer, "Denne type materiale er også meget velegnet til 3-D print."

Meckings forskerhold demonstrerede denne kemiske genanvendelse på polyethylenlignende plastik baseret på planteolie. Genbrugsfasen kræver temperaturer på kun omkring 120 grader. Desuden, kemikerne udførte også denne genbrugsmetode på blandet plast, da de forekommer i affaldsstrømme. Genbrugsmaterialernes egenskaber er på niveau med udgangsmaterialets. "Genbrugbarhed er et vigtigt aspekt for fremtidige teknologier baseret på plast. Genanvendelse af sådanne værdifulde materialer så effektivt som muligt giver mening. Med vores forskning ønsker vi at bidrage til at gøre kemisk genanvendelse af plast mere bæredygtig og effektiv, " slutter Mecking.