Одбачена пластична флаша, кеса за куповину или део аутомобила могу дуго остати у отпадном систему, чак и након што им се заврши корисни век. Иако је пластика свеприсутна у савременом друштву, њена рециклажа и даље представља велики изазов, јер већина система најпре захтева раздвајање различитих врста пластике, што је скуп и радно интензиван процес.
Због тога се рециклира свега око 9 одсто пластичног отпада, док 79 одсто завршава на депонијама, а 12 одсто се спаљује, при чему се ослобађа угљен-диоксид.
Мешовита пластика постаје чист водоник
Истраживачи са Факултета за инжењерство „Самјуели“ Универзитета Калифорније у Лос Анђелесу (UCLA) и Универзитета Ихва у Јужној Кореји демонстрирали су хемијски процес којим се мешавина три широко коришћене врсте пластике претвара у водонично гориво високе чистоће.
Метода функционише на знатно нижим температурама од конвенционалне гасификације, док се угљеник задржава у облику чврстог минерала, уместо да се ослобађа у атмосферу као угљен-диоксид.
Резултати истраживања, објављени у часопису Proceedings of the National Academy of Sciences, заснивају се на процесу познатом као алкални термички третман (АТТ). У њему загрејани натријум-хидроксид реагује са органским материјалом и производи водоник.
У једном реактору, овај процес је примењен на мешавину полиетилен-терефталата (PET), полиетилена (PE) и полипропилена (PP), без претходног разврставања пластике. Добијени водоник имао је чистоћу већу од 90 одсто.
„Решавамо два хитна глобална проблема истовремено“, рекла је коауторка истраживања Ах-Хјунг „Алиса“ Парк, декан Факултета „Самјуели“ на UCLA и професорка хемијског и биомолекуларног инжењерства.
„Пластични отпад се нагомилава алармантном брзином, док је чист водоник неопходан за декарбонизацију енергетског сектора. Ова технологија бави се оба проблема на креативан и потенцијално скалабилан начин.“
Парк и коаутор истраживања Ву-Џе Ким, професор хемијског инжењерства и науке о материјалима на Универзитету Ихва, првобитно су развили АТТ као угљенички неутралан начин за претварање биомасе, попут морских алги, у водоник.
Истраживачи су сада прилагодили ову методу за пластични отпад и у лабораторијским испитивањима је применили на PET, PE и PP. Процес је из PET-а производио знатно више водоника, а истовремено је функционисао на температурама које су биле 300 до 400 степени Целзијуса ниже од оних потребних за традиционалну парну гасификацију.
Блаже загревање омогућава разградњу отпорне пластике
Полиетилен и полипропилен су у почетку производили мање водоника од PET-а, јер се њихова структура у потпуности састоји од стабилних веза између угљеника и водоника, које слабо реагују на алкални третман.
Да би ове врсте пластике постале реактивније, истраживачи су додали предтретман термичком оксидацијом. Пластика се накратко загрева у присуству ваздуха, чиме се дуж полимерних ланаца стварају функционалне групе које садрже кисеоник.
На тај начин настају хемијска места која натријум-хидроксид може да нападне и разгради.
Већина угљеника остаје ван атмосфере
Након овог поступка активације, све три врсте пластике ефикасно су се разложиле.
Натријум-хидроксид је током реакције везивао угљеник који се ослобађао и претварао га у чврсти натријум-карбонат, уместо да угљеник буде испуштен у атмосферу у облику угљен-диоксида.
Анализа након третмана показала је да је више од 75 одсто првобитног угљеника из пластике остало у стабилном облику карбоната или у течним органским остацима.
Мање од 13 одсто угљеника прешло је у гасовиту фазу, док је реакција директно ослободила занемарљиву количину угљен-диоксида у атмосферу.
Једноставан процес издвајања затим може да претвори натријум-карбонат у калцијум-карбонат, чиме се угљеник трајно складишти у минералу који се широко користи у индустријама које су традиционално биле велики извори емисија угљеника.
Предност у односу на досадашње методе
Раније развијене методе за производњу водоника из пластичног отпада на ниским температурама имале су значајна ограничења.
Соларна фотопреформација и електрохемијска конверзија углавном функционишу само са пластиком која садржи кисеоник, попут PET-а. То значи да не могу ефикасно да обрађују полиетилен и полипропилен, иако су ове две врсте пластике веома заступљене у отпаду.
С друге стране, конвенционална високотемпературна гасификација може да обрађује мешавине несортираног пластичног отпада, али притом производи значајне количине угљен-диоксида.
Истраживачи наводе да је ово прва примена њиховог АТТ процеса осмишљена тако да истовремено реши сва три проблема: да обрађује различите врсте пластике без претходног сортирања, да ради на нижим температурама и да значајно смањи директне емисије угљен-диоксида.
Комерцијална примена још није доказана
„Смањењем трошкова сортирања и сложености процеса, који су до сада представљали велике препреке за комерцијализацију, ова технологија има потенцијал да постане технологија следеће генерације која истовремено подржава и водоничну и циркуларну економију“, рекао је Ким.
Ипак, до примене ове технологије на комерцијалном нивоу остаје још посла.
Истраживачи ће морати додатно да унапреде ефикасност процеса и утврде да ли је он економски исплатив за примену у великим индустријским постројењима.
Ако се покаже да је технологија комерцијално одржива, могла би да понуди двоструку корист: смањење количине пластичног отпада и производњу водоника са знатно мањим угљеничним отиском.
