Istraživači sa Virginia Tech-a istražuju procese koji bi mogli uveliko povećati recikliranje jedne od plastike koja se najviše proizvodi na svetu.
Dr. kandidat Adam McNeelei i njegov savetnik, Alumni uvaženi profesor I. A. Liu, član Instituta za inovacije makromolekula, izveštavaju o svom istraživanju hemijskih procesa reciklaže koji uklanjaju aditive, nečistoće i boje iz polietilen tereftalata, koji se obično naziva PET.
Procesi mogu omogućiti da se reciklira veći procenat plastike nego kod trenutnih procesa mehaničke reciklaže.
Rad je objavljen u časopisu Istraživanje industrijske i inženjerske hemije.
PET se nalazi u mnogim predmetima za svakodnevnu upotrebu kao što su tekstil, ambalaža i boce. Sadašnja reciklaža se prvenstveno vrši mehaničkim procesom, koji je ograničen na čiste reciklirane materijale i uglavnom se primenjuje na plastične boce. Plastične boce čine samo oko 30% njegove krajnje upotrebe, a ostalih 70% se generalno ne razmatra za komercijalno recikliranje.
„Važnost ovog istraživanja je da se identifikuju i razviju najjeftiniji i najefikasniji načini za reciklažu PET-a“, rekao je Meknili, koji studira hemijsko inženjerstvo, „Postoji jasna želja javnosti da se koriste proizvodi napravljeni od recikliranih materijala, ali ako se recikliraju materijal košta mnogo više od prvobitnog materijala, onda je manje verovatno da će ljudi kupiti reciklirani materijal.“
McNeelei i Liu su istraživali puteve depolimerizacije koristeći etilen glikol, metanol ili vodu da bi proizveli monomere koji se mogu prečistiti od aditiva, nečistoća i boja u plastičnom otpadu, a zatim ponovo pretvoriti u reciklirani PET polimer.
Pre njihovog proučavanja, većina radova u vezi sa hemijskom depolimerizacijom PET-a bila je fokusirana samo na hemijski aspekt. Ali ovo istraživanje pruža temeljnu procenu termodinamike, hemije, prečišćavanja, upravljanja otpadom i održivog dizajna procesa depolimerizacije PET-a.
Istraživački tim je kreirao kompletan simulacioni model četiri procesa depolimerizacije koji kvantifikuju balans mase i energije zajedno sa potražnjom za energijom i emisijom ugljen-dioksida, što je kvantitativna osnova za industrijske praktičare zainteresovane za njegovu depolimerizaciju kako bi dalje razvijali održive procese depolimerizacije.
„Postoji mnogo različitih načina na koje se PET može depolimerizovati i postoje tri koja se aktivno razvijaju za komercijalnu upotrebu, a mi pokazujemo kako se ove različite metode upoređuju sa stanovišta hemijske obrade“, rekao je MekNili.
Njihov rad takođe predlaže ključne oblasti na koje se istraživači mogu fokusirati kako bi značajno unapredili recikliranje plastike i omogućili da nove tehnologije recikliranja budu komercijalno izvodljive.
„Jedan od najvećih izazova mehaničkog recikliranja je to što se određene boje i nečistoće ne mogu ukloniti“, rekao je Meknili. „Mora se uložiti mnogo truda u sortiranje i čišćenje otpadnog PET-a koji se može mehanički reciklirati.
„Pretvaranje polimera u monomer otvara brojne puteve prečišćavanja i omogućava da se otpadni PET teoretski bilo kog kvaliteta reciklira. Takođe otvara mogućnost da se recikliraju drugi PET materijali kao što su ambalaža i tekstil, koji zapravo čine većinu PET-a. Finalna upotreba.“
Postoje mnoge kompanije koje aktivno razvijaju tehnologiju hemijskog recikliranja PET-a, od kojih je jedna Eastman Chemical Co. Eastman je izgradio prvu jedinicu za depolimerizaciju velikih razmera u Sjedinjenim Državama koristeći metanolizu u Kingsportu u Tenesiju.
„Važno je da tradicionalne hemijske kompanije kao što je Eastman rade na ovoj tehnologiji. Ove kompanije imaju pristup velikim količinama kapitala za izgradnju procesa velikih razmera i imaju znanje i iskustvo da razvijaju i upravljaju procesima efikasno i pouzdano, što je važno za opstanak novih tehnologija reciklaže, posebno tokom turbulentnih tržišnih uslova“, rekao je Meknili.
„Ovo je pravovremena i značajna studija koja izaziva razmišljanje“, rekao je Džozef Bejs, menadžer tehnologije za licenciranje kompanije. „Ja sam obožavatelj inovacije integracije toplote za uštedu potrošnje energije i nekih drugih inovativnih karakteristika studije održivog dizajna.
S obzirom na globalni kontekst recikliranja PET-a, Meknili je rekao da bi takvi napori trebalo da nose sa sobom određeni nivo hitnosti.
„Plastika se trenutno dobija od sirovina zasnovanih na fosilnim gorivima. Fluktuacije u cenama plastike i relativno niske cene fosilnih goriva imaju tendenciju da ubiju napore za reciklažu plastike jer je teško zaraditi novac“, rekao je on.
„Postoji ograničena količina fosilnih goriva i cene će na kraju porasti kako resursi budu oskudniji. Ovde napori za recikliranje plastike postaju pouzdano profitabilni, dok se sprečava da plastika postane izuzetno skupa dok prelazimo na korišćenje sirovina koje nisu dobijene od fosilnih goriva.“
