Proces ten charakteryzuje się wydajnością powyżej 95% i odbywa się w temperaturze pokojowej, co sprawia, że jest bardziej ekonomiczny i skalowalny niż tradycyjne metody.
- Trudne do przetworzenia tworzywa sztuczne zamieniane w paliwo.
- Proces jednoetapowy, niska temperatura.
- Wydajność do 99%.
- PVC przetwarzane bez uwalniania toksyn.
- W wyniku procesu uzyskuje się benzynę i kwas chlorowodorowy nadający się do ponownego wykorzystania.
- Wkład w gospodarkę o obiegu zamkniętym.
Przełomowe osiągnięcie: bezpośrednia i czysta transformacja odpadów z tworzyw sztucznych w paliwo
Międzynarodowy zespół naukowców opracował rewolucyjną, jednoetapową metodę przekształcania odpadów z tworzyw sztucznych, w tym tych najbardziej problematycznych, takich jak PVC, w paliwo typu benzyna i kwas chlorowodorowy nadający się do ponownego wykorzystania.
Najbardziej zaskakujące jest to, że wszystko odbywa się w temperaturze pokojowej lub nieco wyższej i pod ciśnieniem atmosferycznym, co znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na energię i upraszcza proces.
Dzięki wydajności konwersji przekraczającej 95%, innowacja ta może stanowić przełom w walce z jednym z największych wyzwań środowiskowych naszych czasów: 10 miliardami ton plastiku, które świat wyprodukował do dziś, z czego tylko niewielka część jest skutecznie poddawana recyklingowi.
Kontekst problemu
- PVC i poliolefiny są szeroko stosowanymi tworzywami sztucznymi, które generują duże ilości odpadów.
- Ich recykling chemiczny jest złożony, zwłaszcza w przypadku PVC, ze względu na uwalnianie toksycznych związków podczas rozkładu.
Innowacyjna propozycja
- W badaniu przedstawiono strategię chemicznego recyklingu PVC i poliolefin w niskiej temperaturze.
- Wykorzystuje ona płyny jonowe chloroglinianowe jako katalizatory do przekształcania tych odpadów w:
- Węglowodory ciekłe (typu paliwowego).
- HCl (kwas chlorowodorowy), który można odzyskać i ponownie wykorzystać.
Poza laboratorium: metoda skalowalna i realistyczna
Opracowany przez naukowców z Pacific Northwest National Laboratory, Columbia University, Uniwersytetu Technicznego w Monachium i East China Normal University, proces ten jest bezpośrednio ukierunkowany na rzeczywiste zastosowanie przemysłowe.
Nie jest to rozwiązanie teoretyczne ani zbyt kosztowne, ale technicznie wykonalna alternatywa, którą można zintegrować z istniejącą infrastrukturą, taką jak rafinerie lub zakłady przetwarzania odpadów.
W przeciwieństwie do innych metod chemicznego upcyklingu, które wymagają wielu etapów i wysokich temperatur, technika ta łączy dekonstrukcję i rafinację tworzyw sztucznych w jednej reakcji chemicznej.
Jako rozpuszczalniki ułatwiające konwersję mieszanych i zanieczyszczonych tworzyw sztucznych, które są powszechne w rzeczywistych odpadach, wykorzystuje się lekkie izoalkany, powszechne produkty uboczne rafinerii.
Mechanizm procesu
- Jest to proces jednoetapowy, który łączy:
- Odchlorowanie (usuwanie chloru)
- Rozrywanie wiązań C-C
- Alkylowanie i wymiana wodoru z izobutanem lub izopentanem
- Podejście to kompensuje reakcje endotermiczne innymi egzotermicznymi, co pozwala na pracę w niższych temperaturach.
Rozwiązanie „problemu chlorowania”: przypadek PVC
Polichlorek winylu (PVC) stanowi około 10% światowej produkcji tworzyw sztucznych, ale jego obecność utrudnia wszelkie próby recyklingu termicznego lub chemicznego. Zawartość chloru powoduje powstawanie toksycznych związków w przypadku spalania lub przetwarzania bez uprzedniej obróbki.
To nowe podejście pozwala usunąć chlor z PVC podczas tego samego procesu, w którym wytwarzane jest paliwo, zapobiegając niebezpiecznym emisjom i przekształcając pozostały chlor w kwas chlorowodorowy (HCl).
Ten produkt uboczny nie tylko łatwo ulega neutralizacji, ale może być również ponownie wykorzystany w takich sektorach jak oczyszczanie wody, metalurgia, przemysł spożywczy lub farmaceutyczny.
Wysoka wydajność w przypadku rzeczywistych tworzyw sztucznych
Jednym z najbardziej obiecujących aspektów badania jest to, że technologia ta nie wymaga czystych lub nieskażonych tworzyw sztucznych. W testach z mieszanymi odpadami PVC i poliolefin, takimi jak te, które zwykle znajdują się na wysypiskach śmieci lub w zakładach recyklingu, osiągnięto współczynniki konwersji na poziomie 96% w temperaturze zaledwie 80°C.
Otworzyło to drzwi do bezpośredniego zastosowania tej technologii w przypadku zanieczyszczonych strumieni, bez konieczności ich uprzedniego sortowania, co stanowi kluczową barierę w obecnych systemach recyklingu.
Na przykład miękkie rury z PVC, izolacje kabli i sztywne opakowania zostały z powodzeniem przekształcone w płynne węglowodory zawierające od 6 do 12 atomów węgla, stanowiące podstawę komercyjnej benzyny.
Ponadto, dzięki uniknięciu ekstremalnych temperatur, zmniejsza się zarówno koszty energii, jak i związane z tym emisje, co zwiększa atrakcyjność tego rozwiązania z punktu widzenia środowiska i ekonomii.
Potencjał
Tego typu technologie nie tylko rozwiązują problem odpadów, ale przekształcają zagrożenie w zasób. Oto kilka konkretnych sposobów, w jakie mogą one przyczynić się do bardziej zrównoważonej przyszłości:
- Odciążenie wysypisk i obszarów nasyconych odpadami z tworzyw sztucznych, które obecnie nie mają możliwości recyklingu.
- Ograniczenie spalania odpadów, a tym samym emisji dioksyn i innych zanieczyszczeń powstających podczas tradycyjnego spalania.
- Wykorzystanie istniejących sieci przemysłowych, takich jak rafinerie i zakłady chemiczne, w celu skalowania procesu bez konieczności tworzenia nowej infrastruktury.
- Lokalne wytwarzanie paliwa z odpadów, zmniejszając zależność od ropy naftowej i poprawiając bezpieczeństwo energetyczne.
- Promowanie prawdziwej gospodarki o obiegu zamkniętym, w której nawet najbardziej złożone tworzywa sztuczne zyskują drugie życie jako surowiec przemysłowy.
Zastosowanie
- Działa z rzeczywistymi mieszankami odpadów z tworzyw sztucznych, nawet jeśli są one zanieczyszczone.
- Wykorzystywane odczynniki (takie jak izoalkany) można pozyskać z rafinerii lub poddać recyklingowi w ramach samego procesu.
Podobne projekty pilotażowe są już realizowane w Europie i Azji, zwłaszcza w obszarach, gdzie selektywna zbiórka odpadów nie pozwala jeszcze na ich efektywne sortowanie. W połączeniu z polityką zachęcającą do odzyskiwania odpadów mieszanych — taką jak niedawna inicjatywa UE dotycząca recyklingu chemicznego — technologia ta mogłaby stać się centralnym elementem globalnej strategii zamknięcia cyklu życia tworzyw sztucznych.
Kluczem będzie teraz przejście z laboratorium do praktycznego zastosowania. Dzięki takim rozwiązaniom nie ma już wymówek, aby nadal zakopywać lub spalać to, co mogłoby stać się użyteczną energią dla teraźniejszości i przyszłości.
