Proces má účinnost více než 95 % a probíhá při pokojové teplotě, což ho činí ekonomičtějším a škálovatelnějším ve srovnání s tradičními metodami. Mezinárodní skupina vědců vyvinula revoluční jednostupňovou metodu zpracování plastového odpadu, včetně problematických druhů plastů, jako je PVC, na benzín a opakovaně použitelnou kyselinu solnou.
Rozhodující krok vpřed: přímá a čistá přeměna plastového odpadu na palivo
Nejúžasnější je, že vše probíhá při pokojové teplotě nebo mírně vyšší a při atmosférickém tlaku , což výrazně snižuje energetické náklady a zjednodušuje proces.
Díky účinnosti přeměny více než 95 % může být tato inovace zlomovým bodem v boji proti jednomu z největších ekologických problémů naší doby: 10 miliardám tun plastů vyprodukovaných dosud na světě, z nichž pouze nepatrná část je skutečně recyklována.
Kontext problému
- PVC a polyolefiny jsou široce používané plasty, které generují velké množství odpadu.
- Jejich chemické zpracování je složité, zejména zpracování PVC, protože při rozkladu se uvolňují toxické sloučeniny.
Inovativní návrh
Studie představuje strategii chemického zpracování PVC a polyolefinů při nízkých teplotách.
Jako katalyzátory se používají iontové kapaliny chloraluminátu k přeměně těchto odpadů na:
Kapalné uhlovodíky (druh paliva).
HCl (kyselina chlorovodíková), kterou lze regenerovat a znovu použít.
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, přímo ukazuje na reálné průmyslové využití.
Nejedná se o teoretické nebo příliš nákladné řešení, ale o technicky proveditelnou alternativu, kterou lze integrovat do stávající infrastruktury, například do ropných rafinérií nebo center pro zpracování odpadu.
Na rozdíl od jiných metod chemického zpracování, které vyžadují vícestupňové zpracování a vysoké teploty, tato metoda kombinuje dekonstrukci a čištění plastů v jedné chemické reakci.
Lehké izoalkany, běžné vedlejší produkty ropných rafinérií, se používají jako rozpouštědla, což usnadňuje zpracování smíšených a znečištěných plastů, které se často vyskytují v reálném odpadu.
Mechanismus procesu
Jedná se o jednostupňový proces, který kombinuje:
-
- Dechlorování (odstranění chloru)
- Rozrušení CC vazeb
- Alkylování a výměna vodíku za isobutan nebo isopentan.
Řešení „problému chloru“: případ PVC
Polyvinylchlorid (PVC) tvoří přibližně 10 % světové produkce plastů, ale jeho přítomnost ztěžuje jakékoli pokusy o termické nebo chemické zpracování. Chlór v něm obsažený při spalování nebo zpracování bez předchozí úpravy vytváří toxické sloučeniny.
Tento nový přístup umožňuje odstraňovat chlór z PVC v rámci stejného procesu, v němž se vyrábí palivo, čímž se zabrání nebezpečným emisím a zbytkový chlór 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 nebo farmaceutický průmysl.
Vysoká účinnost při použití skutečného plastu
Jedním z nejslibnějších aspektů výzkumu je to, že technologie nepoužívá čisté nebo neznečištěné plasty . V testech se směsí odpadů z PVC a polyolefinů , které se obvykle vyskytují na skládkách nebo v recyklačních závodech, dosáhla míra konverze 96 % při teplotě pouhých 80 °C .
To otevírá možnost jeho přímého použití v znečištěných vodních nádržích bez nutnosti jejich předchozího třídění, což je hlavní překážkou v existujících systémech zpracování.
Například flexibilní PVC trubky, kabelová izolace a pevné kontejnery se úspěšně zpracovávají na kapalné uhlovodíky s 6–12 atomy uhlíku, které jsou základem komerčního benzínu. Kromě toho absence extrémních teplot umožňuje snížit jak energetické náklady, tak s nimi spojené emise, což zvyšuje ekologickou a ekonomickou atraktivitu této technologie.
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, kde v současné době nejsou žádné recyklační zařízení.
- 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 lokálně z odpadu, čímž se sníží závislost na primární ropě a zvýší se energetická bezpečnost.
- Podporovat skutečnou cirkulární ekonomiku, ve které i ty nejsložitější druhy plastů mají druhý užitečný život jako průmyslová surovina.
Použitelnost
- Funguje s skutečnými směsmi plastového odpadu, i když jsou znečištěné.
- Používané reagencie (např. izoalkany) lze získat v ropných rafinériích nebo recyklovat z samotného procesu.
Podobné pilotní projekty již probíhají v Evropě a Asii, zejména v regionech, kde tříděný sběr odpadu stále neumožňuje efektivní třídění odpadu. V kombinaci s politikou podporující recyklaci smíšeného odpadu, například s nedávnou iniciativou EU v oblasti chemického zpracování, se tato technologie může stát ústředním prvkem globální strategie uzavřeného cyklu recyklace plastů .
Nyní je důležité přejít od laboratorních výzkumů k praktickým aplikacím. S takovými řešeními již neexistují žádné omluvy pro to, abychom pokračovali v zakopávání nebo spalování toho, co se může stát užitečnou energií pro současnost i budoucnost.
