Naukowcy z Rice University opracowali technologię, która może pomóc w rozwiązaniu dwóch najbardziej palących problemów środowiskowych – zanieczyszczenia odpadami z tworzyw sztucznych oraz rosnących emisji dwutlenku węgla. Ich metoda polega na przetworzeniu plastikowych odpadów tak, by pochłaniały CO2 z atmosfery.
Nowa metoda pozwala za jednym zamachem pozbyć się części plastikowych odpadów i usunąć z powietrza nadmiar dwutlenku węgla. Chemicy z Rice University - James Tour, Wala Algozeeb, Paul Savas oraz Zhe Yuan opisali na łamach pisma „ACS Nano” (DOI: 10.1021/acsnano.2c00955) technikę, która poprzez podgrzewanie odpadów z tworzyw sztucznych w obecności octanu potasu wytwarza materiał o porach w skali nanometrowej, które doskonale wychwytują cząsteczki dwutlenku węgla. Zakładając tego typu materiał na kominy elektrowni i innych instalacji przemysłowych, które emitują CO2, można by uniknąć pompowania do atmosfery ogromnych ilości tego gazu cieplarnianego.
Plastikowe odpady przetwarzane są w procesie zwanym pirolizą, w którym degradacja zachodzi pod wpływem wysokiej temperatury, bez udziału tlenu. W wyniku tego procesu powstają różne substancje – oleje, wosk czy gazy, z których część znajduje drugie życie w różnych gałęziach przemysłu. Ale proces ten generuje także produkty uboczne, głównie złożone z węgla, które są bezużyteczne.
Jednak piroliza tworzywa sztucznego w obecności octanu potasu wytwarza porowate materiały, które mogą zaabsorbować ilość dwutlenku węgla równą nawet 18 proc. własnej masy. Taki materiał znalazłby szerokie zastosowanie.
- Punktowe źródła emisji CO2, takie jak kominy elektrowni, można wyposażyć w pochodzący z odpadów z tworzyw sztucznych materiał, aby usunąć ogromne ilości CO2, które normalnie trafiłyby do atmosfery – powiedział Tour. - To świetny sposób, by za pomocą jednego problemu - odpadów z tworzyw sztucznych – rozwiązać inny problem, jakim są zbyt duże emisje CO2 – dodał.
Ponadto, podczas gdy typowy recykling chemiczny tworzyw sztucznych nie radzi sobie najlepiej w przypadku odpadów polimerowych o niskiej zawartości węgla, w tym polipropylenu oraz polietylenu, głównych składników odpadów komunalnych, nowa metoda bardzo dobrze przetwarza je w materiały do wychwytywania CO2.
Co więcej, metoda ta jest tania. Uczeni szacują, że koszt wychwytywania dwutlenku węgla ze źródła punktowego wyniósłby 21 USD za tonę. To znacznie mniej niż chociażby wyciąganie dwutlenku węgla z gazu ziemnego, które kosztuje od 80 do 160 USD za tonę.
Jakby tego było mało, do zalet nowego materiału można zaliczyć też to, że da się go ponownie wykorzystać. Podgrzanie go do około 75 stopni Celsjusza uwalnia uwięziony dwutlenek węgla z porów, regenerując materiał w około 90 proc. Naukowcy twierdzą także, że w procesie powstaje również produkt uboczny w postaci wosku, który można wykorzystać przetwarzając na różne detergenty lub smary.
Aby wytworzyć materiał, odpady z tworzyw sztucznych zamienia się w proszek, miesza z octanem potasu i ogrzewa w temperaturze 600 stopni Celsjusza przez 45 minut. W ten sposób powstaje materiał, który ma pory w większości o szerokość około 0,7 nanometra. Wyższe temperatury prowadzą do powstania materiału o szerszych porach.
Źródło: Rice University, fot. Jeff Fitlow, Rice University
