Alt plastaffald kan blive nyt, højkvalitets plastik gennem avanceret dampkrakning

En forskergruppe ved Chalmers Tekniske Universitet, Sverige, har udviklet en effektiv proces til at nedbryde eventuelt plastaffald til et molekylært niveau. De resulterende gasser kan derefter omdannes tilbage til ny plast - af samme kvalitet som originalen. Den nye proces kunne forvandle nutidens plastfabrikker til genbrugsraffinaderier, inden for rammerne af deres eksisterende infrastruktur.

Det faktum, at plast ikke nedbrydes, og derfor akkumuleres i vores økosystemer, er et af vores store miljøproblemer. Men på Chalmers, en forskergruppe ledet af Henrik Thunman, professor i energiteknologi, ser plastikkens modstandsdygtighed som et aktiv. Det faktum, at det ikke nedbrydes, gør det muligt for cirkulær brug, skabe en ægte værdi for brugt plastik, og derfor en økonomisk drivkraft til at indsamle det.

"Vi skal ikke glemme, at plast er et fantastisk materiale – det giver os produkter, som vi ellers kun kunne drømme om. Problemet er, at det er fremstillet til så lave omkostninger, at det har været billigere at fremstille ny plast af olie og fossil gas end ved at genbruge plastaffald, siger Henrik Thunman.

Nu, gennem eksperimentering med kemisk genvinding via dampkrakning af plastik, forskerne har udviklet en effektiv proces til at omdanne brugt plast til plast af ny kvalitet.

"Ved at finde den rigtige temperatur - som er omkring 850 grader Celsius - og den rigtige opvarmningshastighed og opholdstid, vi har været i stand til at demonstrere den foreslåede metode i en skala, hvor vi forvandler 200 kg plastaffald i timen til en brugbar gasblanding. Det kan så genanvendes på molekylært niveau til nye plastmaterialer af jomfruelig kvalitet, siger Henrik Thunman.

Forsøgene er udført på Chalmers Power Central-anlægget i Gøteborg.

I 2015 omkring 350 millioner tons plastikaffald blev genereret på verdensplan. I alt, 14 procent blev indsamlet til materialegenvinding – 8 procent blev genanvendt til plast af lavere kvalitet, og 2 pct. til plast af tilsvarende kvalitet som originalen. Omkring 4 pct. gik tabt i processen.

Samlet set, omkring 40 procent af det globale plastaffald i 2015 blev behandlet efter indsamling, hovedsageligt gennem forbrænding til energigenvinding eller volumenreduktion - frigivelse af kuldioxid til atmosfæren.

Resten - omkring 60 procent - gik til losseplads. Kun omkring 1 procent blev efterladt uopsamlet og lækket ud i naturlige miljøer. Selvom kun en lille procentdel, dette repræsenterer ikke desto mindre et betydeligt miljøproblem, da mængden af ​​plastikaffald samlet set er så høj, og da den naturlige nedbrydning af plastik er så langsom, det akkumuleres over tid.

Den nuværende model for genbrug af plast har en tendens til at følge det, der er kendt som 'affaldshierarkiet.' Det betyder, at plastikken gentagne gange nedbrydes, at sænke og sænke kvaliteten, inden de endelig brændes til energigenvinding.

"I stedet for dette, vi fokuserede på at opfange kulstofatomerne fra det opsamlede plastik og bruge dem til at skabe ny plast af original kvalitet – dvs. tilbage til toppen af ​​affaldshierarkiet, skabe ægte cirkularitet."

I dag, splinterny plast fremstilles ved at splintre fossile olie- og gasfraktioner i en enhed kendt som en 'cracker' i petrokemiske anlæg. Inde i krakkeren, byggesten bestående af simple molekyler skabes. Disse kan så kombineres i mange forskellige konfigurationer, resulterer i den enorme variation af plastik, vi ser i vores samfund.

For at gøre det samme fra indsamlet plastik, nye processer skal udvikles. Det, Chalmers-forskerne nu præsenterer, er de tekniske aspekter af, hvordan en sådan proces kunne designes og integreres i eksisterende petrokemiske anlæg, på en omkostningseffektiv måde. Til sidst, denne form for udvikling kunne muliggøre en enorm betydningsfuld transformation af nutidens petrokemiske anlæg til fremtidens genbrugsraffinaderier.

Forskerne fortsætter deres arbejde med processen.

"Vi går nu videre fra de indledende forsøg, som havde til formål at demonstrere gennemførligheden af ​​processen, at fokusere på at udvikle mere detaljeret forståelse. Denne viden er nødvendig for at opskalere processen fra et par tons plastik om dagen, til hundredvis af tons. Det er når det bliver kommercielt interessant, siger Henrik Thunman.

Mere om Chalmersforskernes metode og dens potentiale

Processen er anvendelig til alle typer plastik, der stammer fra vores affaldssystem, herunder dem, der historisk har været opbevaret på lossepladser eller på havet.

Det, der gør det nu muligt at anvende indsamlet og sorteret plast i store petrokemiske anlæg, er, at der indsamles en tilstrækkelig mængde materiale, hvilket betyder, at planterne teoretisk kan opretholde samme output. Disse anlæg kræver omkring 1-2 millioner tons sorteret plastaffald om året for at konvertere til at matche de produktionsniveauer, de i øjeblikket kommer fra olie og fossil gas.

Sveriges samlede mængde plastaffald var i 2017 omkring 1,6 millioner tons. Kun omkring 8 procent af det blev genanvendt til plast af lavere kvalitet.

Chalmers-forskerne ser derfor en mulighed for at skabe en cirkulær anvendelse af plastik i samfundet, samt frigøre os fra behovet for olie og fossil gas til at producere forskellige plastik af høj kvalitet.

"Cirkulær brug ville hjælpe med at give brugt plastik en sand værdi, og dermed en økonomisk drivkraft til at samle det overalt på jorden. På tur, dette vil hjælpe med at minimere frigivelse af plastik til naturen, og skabe et marked for indsamling af plastik, der allerede har forurenet det naturlige miljø, siger Henrik Thunman.

Udtjente biobaserede materialer som papir, træ og tøj kunne også bruges som råmateriale i den kemiske proces. Det ville betyde, at vi gradvist kunne reducere andelen af ​​fossile materialer i plastik. Vi kunne også skabe negative nettoemissioner, hvis kuldioxid også opfanges i processen. Visionen er at skabe et bæredygtigt, cirkulært system til kulstofbaserede materialer.