Novi način pretvorbe plastičnog otpada u vrijedne materijale?
Istraživači Sveučilišta Yale razvili su energetski učinkovitu i selektivnu metodu pirolize bez katalizatora
Dok se tone plastičnog otpada svakodnevno gomilaju na odlagalištima, istraživači Sveučilišta Yale razvili su način da taj otpad učinkovito i jeftino pretvore u goriva i druge vrijedne proizvode.
Konkretno, koristili su metodu poznatu kao piroliza – postupak u kojem se materijal razgrađuje zagrijavanjem bez prisutnosti kisika. U ovom slučaju, koristila se za razgradnju plastike na sastavne dijelove iz kojih se mogu dobiti goriva i druge kemikalije.
Studiju su vodili profesori Liangbing Hu i Shu Hu s Yale School of Engineering, članovi Centra za inovacije u materijalima (Center for Materials Innovation) i Yaleovog instituta za energetske znanosti (Yale Energy Sciences Institute). Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Chemical Engineering.
- Liangbing Hu (lijevo) i Shu Hu (desno) © Qian Zhang | Yale School of Engineering
Photo: Qian Zhang
Konvencionalne metode pirolize često se oslanjaju na katalizatore kako bi ubrzale kemijske reakcije i postigle visok prinos, no taj pristup ima ozbiljna ograničenja.
„Katalizatori su vrlo skupi i imaju ograničen vijek trajanja jer se s vremenom degradiraju“, objašnjava Liangbing Hu, profesor elektrotehnike i računalnog inženjerstva te znanosti o materijalima na Sveučilištu Yale. S druge strane, metode bez katalizatora često daju slab prinos i manje učinkovitu pretvorbu otpada.
U ovom su projektu istraživači razvili energetski učinkovitu i selektivnu metodu pirolize bez katalizatora. Ključna komponenta je 3D-printani reaktor s električno zagrijavanom karbonskom strukturom, sastavljen od tri dijela s postupno manjim porama: prvo 1 mm, zatim 500 mikrometara pa na kraju 200 nanometara.
Ta struktura pora ima dvije važne funkcije: sprječava da veće molekule prođu dalje kroz reaktor prije nego što se potpuno razgrade i omogućuje preciznu kontrolu temperature, čime se izbjegava stvaranje koksa i drugih štetnih učinaka koji bi mogli poremetiti proces.
Kod testiranja na polietilenu – jednoj od najčešćih vrsta plastike – postigli su impresivan rezultat: gotovo 66 % otpada pretvoreno je u korisne kemikalije za goriva.
Upotrebom 3D ispisa, istraživači su mogli precizno kontrolirati dimenzije pora i proučiti njihov učinak na proces pirolize. No, čak i kod uređaja napravljenog od komercijalno dostupnog karbonskog filca, bez finih 3D prilagodbi, dobiven je zavidan rezultat: više od 56 % plastike uspješno je pretvoreno u korisne proizvode.
„Ovi su rezultati vrlo obećavajući i pokazuju veliki potencijal za primjenu u stvarnom svijetu, nudeći praktičnu strategiju za pretvorbu plastičnog otpada u vrijedne materijale“, rekao je Shu Hu, docent kemijskog i okolišnog inženjerstva na Yaleu.
Ekovjesnik