Poluarea cu plastic: modul în care tehnologia reciclării chimice ar putea ajuta la remedierea acesteia

Este imposibil să ne imaginăm viața de zi cu zi fără materiale plastice. Ușoare, durabile și ieftine, aceste materiale din plastic depășesc multe altele într-o gamă diversă de aplicații.

Materialele plastice au adus schimbări pozitive în modurile pe care adesea le trecem cu vederea. De exemplu, dezvoltarea componentelor din plastic în dispozitivele electronice, cum ar fi cel pe care-l folosești pentru a citi acest articol.

Dar folosirea noastră a materialor plastice ne-a costat mediul înconjurător. S-a estimat că din cele 8,3 miliarde de tone de plastic fabricate între 1950 și 2015, peste 75% sunt acum deșeuri, 79% acumulându-se fie în depozitele de deșeuri, fie în mediul natural.

Oceanele noastre se îneacă în plastic. Din această cauză, eforturile recente de cercetare s-au concentrat pe abordarea acestor preocupări crescânde de mediu. Una dintre acestea este reciclarea chimică.

Pentru a depăși preocupările uriașe legate de mediu, create de plastic, trebuie să începem să evaluăm deșeurile de plastic ca resursă. La urma urmei, deșeurile de plastic conțin legături chimice stabile, deci ar trebui cel puțin să încercăm să recuperăm acea energie. De fapt, stabilitatea acestor legături este motivul pentru care materialele plastice persistă atât de mult timp în mediu.

Poluarea cu plastic este mai gravă decât am crede

Dincolo de arderea plasticului pentru a recupera această energie, putem recicla și altfel plasticul, conform unei lucrări recente. În prezent, lumea se bazează pe reciclarea mecanică, unde plasticele sunt sortate, topite și remodelate pentru a crea în principal produse din plastic de calitate inferioară. Dar acest proces este limitat.

Condițiile dure implicate înseamnă că de fiecare dată când o bucată de plastic este reciclată, proprietățile sale de performanță sunt afectate negativ. Acest lucru limitează de câte ori o bucată de plastic poate fi reciclată.

Pentru a ne asigura că plasticul își păstrează valoarea pe termen lung, avem nevoie de strategii alternative de reciclare. Reciclarea chimică oferă potențialul de reciclare infinită. Dar provocarea constă în realizarea acesteia într-un mod durabil și economic la scară largă. Metodele tradiționale sunt de obicei costisitoare și consumatoare de energie sau resurse, ceea ce a limitat utilizarea lor pe scară largă.

Materialele plastice sunt alcătuite din molecule cunoscute sub numele de polimeri, care constau din blocuri de construcție repetate mai mici numite monomeri. Acești monomeri vin în diferite forme și dimensiuni, iar legătura dintre ele determină proprietățile materialului plasticului – cum ar fi temperatura de topire și rezistența – care afectează modul în care este utilizat.

Cum funcționează reciclarea chimică

În timp ce reciclarea mecanică implică topirea, reciclarea chimică se bazează pe o transformare chimică și astfel rupe legăturile dintre monomeri. Reciclarea chimică descompune plasticul la nivel molecular. Aceasta înseamnă că monomerul poate fi recuperat în ceea ce se numește reciclare în buclă închisă sau deșeurile de plastic pot fi transformate în alte substanțe chimice de valoare mai mare în reciclarea în buclă deschisă. Pentru multe tipuri de plastic, este posibil să se recupereze monomeri sau alte materiale utile.

Unele materiale plastice, cum ar fi poliolefinele – materialul dintr-o pungă de plastic din polietilenă – nu au legături slabe de monomeri, ceea ce face mai dificilă reciclarea lor chimică. În astfel de cazuri, se folosește un proces numit piroliză, un proces diferit de cel al arderii, care se bazează pe temperaturi ridicate de reacție pentru a produce de obicei combustibili.

Catalizatorii sunt utilizați în aproximativ 90% din procesele chimice industriale. Acestea fac procesul mai eficient oferind reacției o rută alternativă, la fel ca modul în care Google Maps îți optimizează călătoria. De asemenea, ne pot permite să fim selectivi cu privire la produsul creat și să reducem risipa. Astfel de beneficii sunt esențiale pentru a garanta că reciclarea chimică poate fi realizată atât în ​​mod durabil, cât și economic la scară industrială.

Enzimele care au funcționat constant în timpul ultimei tale mese, spre exemplu, sunt catalizatori naturali care joacă un rol important în digestie. Au fost raportate enzime care pot chiar descompune materialele plastice.

Ce a demonstrat cea mai recentă lucrare în acest sens

Cu toate acestea, aceste procese sunt limitate de productivitatea lor și necesită condiții specifice ale procesului – cum ar fi temperatura și pH-ul adecvat – pentru a menține enzima activă. Dar utilizarea catalizatorilor naturali poate fi viabilă din punct de vedere comercial în viitor.

Astfel, s-au dezvoltat catalizatori pe bază de metal extrem de eficienți pentru reciclarea chimică a acidului polilactic (PLA), un plastic fabricat din amidon vegetal. Această lucrare a folosit metale ieftine și abundente – cum ar fi zincul sau magneziul – care vizează substanțe chimice numite esteri de lactat, care sunt o alternativă potențial verde la solvenții pe bază de petrol.

Această lucrare este incipientă, dar cercetătorii se așteaptă la dezvoltarea semnificativă, în special în optimizarea proceselor. Acesta este de fapt un efort general al domeniului, deoarece metodele tradiționale folosesc de obicei substanțe chimice dure și pot fi consumatoare de resurse și energie.

Dincolo de PLA, există potențialul de a „recicla” alte materiale plastice, cum ar fi tereftalatul de polietilenă (PET), care este utilizat pentru sticlele de plastic. Exemplele includ blocuri de construcție pentru materiale performante și antibiotice și inhibitori de coroziune din deșeurile PET.

Producția de plastic va depăși un miliard de tone până în 2050

Această lucrare recentă a investigat, de asemenea, reciclarea chimică a PET, care este utilizată mult mai mult. PET-ul este utilizat pe scară mai largă în sticle de plastic și recipiente pentru alimente, în timp ce PLA ocupă o cotă mult mai mică din piață, utilizată în principal pentru imprimare 3D, dispozitive biomedicale și anumite aplicații de ambalare.

Având în vedere utilizarea diversă a plasticului de către societăți, nu este posibilă o abordare care să se potrivească tuturor. Sunt necesare strategii de reciclare diverse și adaptate atât pentru materialele plastice existente, cât și pentru cele noi emergente. Cu toate acestea, se desfășoară operațiuni de reciclare chimică la scară comercială.

În viitor, ne așteptăm ca reciclarea chimică să completeze omologul său mecanic, în special pentru materialele dificil de reciclat. Un lucru este sigur, materialele plastice sunt aici pentru a rămâne. Având în vedere că producția va depăși un miliard de tone până în 2050, reciclarea substanțelor chimice promite să fie un spațiu interesant de urmărit.