Akemikere udnytter solen til at genbruge plastikaffald

Kemikere ved Cornell University har opdaget en måde at bruge lys og ilt til at opgradere polystyren - en type plastik, der findes i mange almindelige genstande - til benzoesyre, et produkt, der er på lager i bachelor- og gymnasielaboratorier og også bruges i duftstoffer, fødevarekonserveringsmidler, og andre allestedsnærværende produkter.

Styrofoam-æggekartoner, cd-etuier i hård plast, røde drikkebægre og mange andre almindelige produkter er sammensat af polystyren, som udgør en tredjedel af deponeringsaffaldet på verdensplan.

Et team ledet af Erin Stache, assisterende professor i kemi og kemisk biologi ved Cornell, fandt ud af, at reaktionen endda kan finde sted i et solrigt vindue.

Deres papir, "Chemical Upcycling of Commercial Polystyrene via Catalyst-Controlled Photooxidation" offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

I tråd med hendes laboratoriums mission om at tackle miljøproblemer gennem kemi, er den nye proces mild, klimavenlig og skalerbar til kommercielle affaldsstrømme, sagde Stache.

Desuden er processen tolerant over for additiver, der er iboende i en strøm af forbrugeraffald, herunder snavs, farvestoffer og andre typer plast.

Sidste sommer kørte Staches laboratorium nogle nedbrydningseksperimenter i et solrigt vindue; på et sted med stærkt sollys året rundt, kunne reaktionen ske udendørs.

"Fordelen ved at bruge lys er, at du kan få udsøgt kontrol over den kemiske proces baseret på nogle af de katalysatorer, vi har udviklet til at udnytte det hvide lys. Hvis vi kan bruge sollys til at drive processen, er det en win-win," Stache sagde og bemærkede, at eksisterende polymergenanvendelse kræver opvarmning af en polymer til smeltning og forarbejdning, hvilket normalt kræver fossilt brændstof.

For at teste processens tolerance over for andre materialer blandet med PS-plastikken brugte forskerne adskillige produkter, lige fra emballagematerialer til kaffekoplåg.

De fandt ud af, at tre genstande - et hvidt kaffekoplåg, Styrofoam og et klart låg - nedbrydes effektivt. Et sort kaffekoplåg nedbrydes mindre effektivt, muligvis fordi de sorte farvestoffer hæmmer lysgennemtrængning, sagde Stache.

"Disse resultater indikerer, at vores system effektivt kunne nedbryde kommercielle prøver af PS, selv med yderligere komposit og uopløseligt materiale," sagde hun.

For at demonstrere skalerbarhed og potentiel kommerciel anvendelse skabte forskerne et setup med to sprøjtepumper og to LED-lamper i en 3D-printet fotoreaktor. Effektiviteten af ​​nedbrydningsprocessen i stor skala svarede til den i små partier.

"Hvis vi kan gøre processen endnu mere effektiv, kan vi tænke på, hvordan vi kan kommercialisere den og bruge den til at håndtere affaldsstrømme," sagde Stache. + Udforsk yderligere

At genbruge plastaffald til mere værdifulde materialer kan få genbrug til at betale sig selv