Účinnost procesu přesahuje 95 % a samotný proces probíhá při pokojové teplotě, což jej činí ekonomičtějším a škálovatelnějším ve srovnání s tradičními metodami.
- Těžko rozložitelné plasty se přeměňují na palivo.
- Jednostupňový proces, nízká teplota.
- Účinnost až 99 %.
- Zpracování PVC bez uvolňování toxinů.
- Výsledkem je benzín a znovu použitelná kyselina chlorovodíková.
- Příspěvek k cirkulární ekonomice.
Rozhodující průlom: přímá a čistá přeměna plastového odpadu na palivo
Mezinárodní skupina vědců vyvinula revoluční jednostupňovou metodu přeměny plastového odpadu, včetně toho nejproblematičtějšího, jako je PVC, na palivo typu benzínu a opětovně použitelnou kyselinu chlorovodíkovou.
Nejúžasnější je, že vše probíhá při pokojové nebo mírně zvýšené teplotě a za atmosférického tlaku, což výrazně snižuje spotřebu energie a zjednodušuje proces.
S účinností přeměny více než 95 % může tato inovace znamenat zlom v boji proti jednomu z největších ekologických problémů naší doby: 10 miliardám tun plastů, které byly dosud vyprodukovány na světě a z nichž pouze malá část je účinně recyklována.
Kontext problému
- PVC a polyolefiny jsou široce používané plasty a generují velké množství odpadu.
- Jejich chemické zpracování je složité, zejména v případě PVC, kvůli uvolňování toxických sloučenin při rozkladu.
Inovativní návrh
- Studie představuje strategii chemického zpracování PVC a polyolefinů při nízké teplotě.
- Jako katalyzátory se používají iontové kapaliny chloraluminátů, které přeměňují tyto odpady na:
- Kapalné uhlovodíky (typu paliva).
- HCl (kyselina chlorovodíková), která může být regenerována a znovu použita.
Mimo laboratoř: škálovatelná a realistická metoda
Tento proces, vyvinutý výzkumníky z Pacific Northwest National Laboratory, Columbia University, Technical University of Munich a East China Normal University, je zaměřen přímo na reálné průmyslové použití.
Nejedná se o teoretické nebo příliš nákladné řešení, ale o technicky proveditelnou alternativu, kterou lze integrovat do stávající infrastruktury, jako jsou ropné rafinerie nebo centra pro zpracování odpadu.
Na rozdíl od jiných metod chemického upcyklace, které vyžadují několik fází a vysoké teploty, tato technika kombinuje dekonstrukci a recyklaci plastů v jedné chemické reakci.
Jako rozpouštědla usnadňující přeměnu smíšených a znečištěných plastů, což je běžný jev v reálném odpadu, se používají lehké izoalkany, běžné vedlejší produkty ropných rafinérií.
Mechanismus procesu
- Jedná se o jednostupňový proces, který kombinuje:
- Dekloraci (odstranění chloru)
- Rozrušení C-C vazeb
- Alkylování a výměna vodíku za izobutan nebo isopentan
- Tento přístup kompenzuje endotermické reakce jinými exotermickými, což umožňuje pracovat při nižších teplotách.
Řešení „chlorovaného problému“: případ PVC
Polyvinylchlorid (PVC) tvoří přibližně 10 % světového objemu plastů, ale jeho přítomnost ztěžuje jakékoli pokusy o termické nebo chemické zpracování. Jeho obsah chloru vede k tvorbě toxických sloučenin při spalování nebo zpracování bez předchozí úpravy.
Tento nový přístup umožňuje odstraňovat chlor z PVC v rámci stejného procesu, v němž se vyrábí palivo, čímž se zabrání nebezpečným emisím a zbytkový chlor se přemění na kyselinu chlorovodíkovou (HCl).
Tento vedlejší produkt je nejen snadno neutralizovatelný, ale může být také znovu použit v odvětvích, jako je čištění vody, metalurgie, potravinářský průmysl nebo farmacie.
Vysoká účinnost s reálnými plasty
Jedním z nejslibnějších aspektů výzkumu je to, že technologie není závislá na čistých nebo neznečištěných plastech. Při testech se směsí odpadů z PVC a polyolefinů, které se obvykle vyskytují na skládkách nebo v recyklačních závodech, bylo dosaženo konverzních koeficientů 96 % při teplotě pouhých 80 °C.
To otevírá možnost přímého použití na znečištěných tocích bez nutnosti jejich předchozího třídění, což je klíčová překážka v současných recyklačních systémech.
Například měkké PVC trubky, izolace kabelů a tvrdé obaly byly úspěšně přeměněny na kapalné uhlovodíky s 6–12 atomy uhlíku, které jsou základem komerčního benzínu.
Kromě toho díky absenci extrémních teplot klesají jak energetické náklady, tak související emise, což zvyšuje atraktivitu této technologie z ekologického a ekonomického hlediska.
Potenciál
Tyto technologie nejen řeší problém odpadu, ale také mění hrozbu v zdroj. Zde je několik konkrétních způsobů, jak mohou přispět k udržitelnější budoucnosti:
- Odlehčit skládky a oblasti přeplněné plastovým odpadem, který v současné době nelze recyklovat.
- Snížit spalování odpadu a tím i emise dioxinů a dalších znečišťujících látek, které vznikají při tradičním spalování.
- Využít stávající průmyslové sítě, jako jsou ropné a chemické závody, k rozšíření procesu bez nutnosti budování nové infrastruktury.
- Vyrábět palivo na místě z odpadu, čímž se sníží závislost na ropě a zvýší se energetická bezpečnost.
- Podporovat rozvoj skutečné cirkulární ekonomiky, ve které i ty nejsložitější plasty získají druhý život jako průmyslová surovina.
Použitelnost
- Funguje s skutečnými směsmi plastového odpadu, i když jsou znečištěné.
- Používané reagencie (například izoalkany) lze získat v ropných rafinériích nebo zpracovat v samotném procesu.
Podobné pilotní projekty se již realizují v Evropě a Asii, zejména v oblastech, kde selektivní sběr odpadu ještě neumožňuje efektivní třídění odpadu. V kombinaci s politikou podporující recyklaci smíšeného odpadu, jako je nedávná iniciativa EU v oblasti chemického zpracování, se tato technologie může stát ústředním prvkem globální strategie uzavřeného cyklu recyklace plastů.
Nyní bude klíčovým momentem přechod od laboratorního výzkumu k praktickému použití. A s takovými řešeními již neexistují žádné omluvy pro to, aby se nadále zakopávalo nebo spalovalo to, co se může stát užitečnou energií pro současnost i budoucnost.
