Hemičari u CU Boulder-u razvili su novi način za recikliranje uobičajene vrste plastike koja se nalazi u bocama sa sodom i drugim ambalažama. Metoda tima se oslanja na električnu energiju i neke sjajne hemijske reakcije, a dovoljno je jednostavna da možete gledati kako se plastika raspada pred vašim očima.
Istraživači su opisali svoj novi pristup hemijskom recikliranju u časopisu Chem Catalisis.
Studija se bavi sve većim problemom plastičnog smeća širom sveta. Prema Agenciji za zaštitu životne sredine, samo Sjedinjene Države su proizvele skoro 36 miliona tona plastičnih proizvoda u 2018. Većina otpada završi na deponijama, rekla je koautorka studije Oana Luka.
„Tapšamo se po leđima kada nešto bacimo u kantu za reciklažu, ali većina te plastike koja se može reciklirati nikada se ne reciklira“, rekao je Luka, docent na Odseku za hemiju. „Želeli smo da saznamo kako možemo da povratimo molekularne materijale, gradivne blokove plastike, kako bismo ih ponovo koristili.
U novom istraživanju, ona i njene kolege su postale korak bliže tome da urade upravo to.
Grupa se fokusirala na vrstu plastike koja se zove polietilen tereftalat (PET), sa kojom se potrošači svakodnevno susreću u bocama za vodu, blister pakovanju, pa čak i nekim poliesterskim tkaninama. U malim laboratorijskim eksperimentima, istraživači su pomešali delove te plastike sa posebnom vrstom molekula, a zatim primenili mali električni napon. Za nekoliko minuta, PET je počeo da se raspada.
Tim ima još mnogo posla da uradi pre nego što njegov alat za reciklažu može da realno reši problem plastičnog smeća u svetu. Ali i dalje je bilo zabavno gledati kako otpad, koji može da stoji na gomilama smeća vekovima, nestaje za nekoliko sati ili dana, rekao je glavni autor studije Fuk Fam.
„Bilo je sjajno posmatrati napredak reakcije u realnom vremenu“, rekao je Fam, student doktorskih studija hemije. „Rastvor prvo dobija tamno ružičastu boju, a zatim postaje bistar kako se polimer raspada.“
Luka je rekao da je to potpuno novi način razmišljanja o mogućnostima smeća. Kante za reciklažu, rekla je ona, mogu izgledati kao dobro rešenje za svetski problem plastike. Ali većina opština širom sveta se bori da sakupi i sortira malu planinu smeća koje ljudi proizvode svaki dan. Rezultat: Manje od jedne trećine sve PET plastike u SAD se približava reciklaži (druge vrste plastike još više zaostaju). Čak i tada, metode poput topljenja plastičnog otpada ili njegovog rastvaranja u kiselini mogu promeniti svojstva materijala u procesu. U laboratoriji u kampusu, Phuc Pham primenjuje struju na rastvor koji sadrži mlevenu PET plastiku. Rastvor postaje ružičast kada plastika počinje da se rastvara. Poslednji korak u procesu je izlaganje rastvora kiseoniku, koji ga požuti i na kraju ponovo pročisti dok se plastika potpuno raspada. Zasluge: Univerzitet Kolorado u Bolderu
„Na kraju ćete menjati materijale mehanički“, rekao je Luka. „Koristeći sadašnje metode reciklaže, ako istopite plastičnu flašu, možete proizvesti, na primer, jednu od onih plastičnih kesa za jednokratnu upotrebu za koje sada moramo da platimo u prodavnici.
Ona i njen tim, nasuprot tome, žele da pronađu način da iskoriste osnovne sastojke iz starih plastičnih flaša za pravljenje novih plastičnih flaša. To je kao da razbijete svoj Lego zamak da biste mogli da preuzmete blokove i napravite potpuno novu zgradu.
Da bi postigla taj podvig, grupa se okrenula procesu koji se zove elektroliza – ili korišćenje električne energije za razbijanje molekula. Hemičari, na primer, odavno znaju da mogu primeniti napon na čaše napunjene vodom i solima da podele te molekule vode na gas vodonik i kiseonik.
Ali PET plastiku je mnogo teže podeliti nego vodu. U novoj studiji, Pham je samleo plastične boce, a zatim mešao prah u rastvor. Zatim su on i njegove kolege dodali dodatni sastojak, molekul poznat kao [N-DMBI]+ so, u rastvor. Fam je objasnio da u prisustvu struje, ovaj molekul formira „reaktivni posrednik“ koji može donirati svoj dodatni elektron PET-u, uzrokujući da se zrna plastike ponište. Zamislite to kao hemijski ekvivalent isporučivanju karate kotleta na drvenu dasku.
Istraživači još uvek pokušavaju da shvate kako se tačno ove reakcije dešavaju, ali su uspeli da razbiju PET na njegove osnovne građevne blokove – koje bi grupa tada mogla da povrati i, potencijalno, iskoristi da napravi nešto novo.
Primenjujući samo stonu opremu u svojoj laboratoriji, istraživači su izvestili da mogu da razbiju oko 40 miligrama (mali prstohvat) PET-a tokom nekoliko sati.
„Iako je ovo odličan početak, verujemo da je potrebno mnogo posla da se uradi kako bi se proces optimizovao, kao i da bi se povećao kako bi se eventualno mogao primeniti u industrijskom obimu“, rekao je Fam.
Luka, barem, ima neke velike ideje za tehnologiju.
„Kada bih bio ludi naučnik, koristio bih ove elektrohemijske metode da razbijem mnogo različitih vrsta plastike odjednom“, rekao je Luka. „Na taj način biste, na primer, mogli da odete do ovih ogromnih đubreta u okeanu, povučete sav taj otpad u reaktor i vratite mnogo korisnih molekula.“
