Polyethylenaffald kunne være fortid

Et internationalt team af eksperter, der udfører grundlæggende forskning, har udviklet en måde at bruge polyethylenaffald (PE) som råmateriale og omdannet det til værdifulde kemikalier via lysdrevet fotokatalyse.

University of Adelaides professor Shizhang Qiao, formand for nanoteknologi, og direktør, Center for Materialer i Energi og Katalyse, ved School of Chemical Engineering, ledede holdet, der offentliggjorde deres resultater i tidsskriftet Science Advances .

"Vi har upcyclet polyethylenplastikaffald til ethylen og propionsyre med høj selektivitet ved hjælp af atomisk dispergerede metalkatalysatorer," sagde professor Qiao.

"En oxidationskoblet fotokatalysemetode ved stuetemperatur blev brugt til at omdanne affaldet til værdifulde produkter med høj selektivitet. Næsten 99 % af det flydende produkt er propionsyre, hvilket afhjælper de problemer, der er forbundet med komplekse produkter, som derefter kræver adskillelse. Vedvarende solenergi var bruges frem for industrielle processer, der forbruger fossilt brændstof og udleder drivhusgasser."

"Denne spild-til-værdi-strategi er primært implementeret med fire komponenter, herunder plastikaffald, vand, sollys og ikke-toksiske fotokatalysatorer, der udnytter solenergien og booster reaktionen. En typisk fotokatalysator er titaniumdioxid med isolerede palladiumatomer på overfladen. "

Det meste af den plast, der bruges i dag, ender med at blive kasseret og akkumuleret på lossepladser. PE er den mest udbredte plast i verden. Daglig fødevareemballage, indkøbsposer og reagensflasker er alle lavet af PE. Det er også den største andel af alt plastaffald og ender primært på lossepladser, hvilket udgør en trussel mod det globale miljø og økologi.

"Plastaffald er en uudnyttet ressource, der kan genbruges og forarbejdes til ny plast og andre kommercielle produkter," sagde professor Qiao.

"Katalytisk genanvendelse af PE-affald er stadig i tidlig udvikling og er praktisk talt udfordrende på grund af kemisk inertitet af polymerer og sidereaktioner, der opstår fra strukturelle kompleksiteter af reaktantmolekyler."

Nuværende kemisk genanvendelse for PE-affald drives ved høje temperaturer over 400°C, hvilket giver komplekse produktsammensætninger.

Ethylen er et vigtigt kemisk råmateriale, der kan videreforarbejdes til en række industrielle og daglige produkter, mens propionsyre også er i høj efterspørgsel på grund af dets antiseptiske og antibakterielle egenskaber.

Teamets arbejde sigter mod at adressere nutidige miljø- og energiudfordringer, hvilket bidrager til en cirkulær økonomi. Det vil være nyttigt i yderligere videnskabelig forskning, affaldshåndtering og kemisk fremstilling.

"Vores grundlæggende forskning giver en grøn og bæredygtig løsning til samtidig at reducere plastikforurening og producere værdifulde kemikalier fra affald til en cirkulær økonomi," sagde professor Qiao.

"Det vil inspirere til det rationelle design af højtydende fotokatalysatorer til solenergiudnyttelse og gavne udviklingen af ​​soldrevet affalds-upcycling-teknologi."

Flere oplysninger: Shuai Zhang et al., Fotokatalytisk produktion af ethylen og propionsyre fra plastaffald af titandioxid-understøttet atomisk dispergerede Pd-arter, Science Advances (2023). DOI:10.1126/sciadv.adk2407. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk2407

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af University of Adelaide