Περιβάλλον: Νέα τεχνολογία φέρνει επανάσταση στην ανακύκλωση πλαστικών

Τα πλαστικά είναι αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητας: από τα μπουκάλια του νερού μέχρι τις σακούλες του σουπερμάρκετ και  τις μεμβράνες τροφίμων. Η συντριπτική πλειονότητά τους ανήκει στην κατηγορία των πολυολεφινών, δηλαδή το πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο. Πρόκειται για τα βασικά υλικά των συσκευασιών μιας χρήσης, που παράγονται σε εκατοντάδες εκατομμύρια τόνους κάθε χρόνο, με λιγότερο από το 10% των πλαστικών αυτών ανακυκλώνεται πραγματικά.

Η χημεία που κάνει τα πλαστικά αθάνατα

Όπως διαβάζουμε στο ZME Science, τα χημικά μόρια των πολυολεφινών αποτελούνται αποκλειστικά από δεσμούς άνθρακα-άνθρακα, οι οποίοι συγκαταλέγονται στους πιο σταθερούς της χημείας. Αυτό σημαίνει ότι η αποσύνθεσή τους είναι ιδιαίτερα δύσκολη, με αποτέλεσμα να συσσωρεύονται για δεκαετίες σε χωματερές και στο περιβάλλον, θρυμματιζόμενα σταδιακά σε μικροπλαστικά, τα οποία έχουν σοβαρές επιπτώσεις στα οικοσυστήματα.

Πέρα από τη χημική ανθεκτικότητα, το μεγάλο εμπόδιο στην ανακύκλωση είναι η ανάγκη διαλογής. Κάθε είδος πλαστικού πρέπει να διαχωρίζεται με ακρίβεια, καθώς ακόμη και μια μικρή ποσότητα λάθος υλικού μπορεί να καταστρέψει μια ολόκληρη παρτίδα. Αυτή η επίπονη διαδικασία, που απαιτεί χρόνο και κόστος, κρατά τα ποσοστά ανακύκλωσης σε χαμηλά επίπεδα.

Ο καταλύτης-νυστέρι

Μια ερευνητική ομάδα από τα Πανεπιστήμια Northwestern και Purdue στις Ηνωμένες Πολιτείες φαίνεται ότι βρήκε τρόπο να παρακάμψει το πρόβλημα. Ανέπτυξε έναν καταλύτη με βάση το νικέλιο, ο οποίος μπορεί να διασπάσει πλαστικά απορρίμματα χωρίς να προηγηθεί ο διαχωρισμός τους. Εντυπωσιακό είναι ότι το σύστημα αυτό λειτουργεί ακόμα και σε βρόμικα, μικτά σκουπίδια που περιλαμβάνουν PVC, ένα υλικό που θεωρείται «εφιάλτης» για την ανακύκλωση.

Ο καταλύτης, όπως περιγράφεται στη μελέτη που δημοσιεύεται στο Nature Chemistry βασίζεται σε μια ειδική μορφή οργανικού νικελίου, που είναι τοποθετημένο πάνω σε ένα  υπόστρωμα θειούχου αλουμίνας. Σε πειράματα, ο μηχανισμός αυτός μετέτρεψε φθηνές πολυολεφίνες σε υγρά έλαια και κεριά, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν εκ νέου, για παράδειγμα ως λιπαντικά, καύσιμα ή και υλικό για κεριά.

Η μέθοδος αυτή ξεχωρίζει από τις κλασικές τεχνικές πυρόλυσης, όπου τα πλαστικά θερμαίνονται σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες (400–700°C) μέχρι να μετατραπούν σε άμορφο μίγμα. Ο νέος καταλύτης λειτουργεί σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες, γύρω στους 200°C, και χρησιμοποιεί υδρογόνο για να «κόψει» με ακρίβεια τους δεσμούς άνθρακα-άνθρακα. Οι ερευνητές το παρομοιάζουν περισσότερο με νυστέρι παρά με βαριοπούλα.

Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Σε ένα πείραμα, ο καταλύτης μετέτρεψε σχεδόν όλο το πολυπροπυλένιο σε υγρά καύσιμα μέσα σε μόλις 20 λεπτά, με αποδόσεις που ξεπερνούν κατά πολύ τις παραδοσιακές μεθόδους. Επιπλέον, έδειξε την ικανότητα να ξεχωρίζει ανάμεσα σε διαφορετικά πλαστικά σε ένα μείγμα, «προτιμώντας» να διασπά το πολυπροπυλένιο και αφήνοντας σε μεγάλο βαθμό ανέπαφο το πολυαιθυλένιο.

Από απειλή σε ευκαιρία: το παράδοξο του PVC

Ακόμη πιο απροσδόκητο ήταν το αποτέλεσμα με το PVC. Συνήθως, το συγκεκριμένο πλαστικό είναι ανεπιθύμητο στις διεργασίες ανακύκλωσης, επειδή απελευθερώνει υδροχλωρικό οξύ όταν θερμαίνεται, το οποίο καταστρέφει τον εξοπλισμό και τους καταλύτες. Ωστόσο, στη νέα διαδικασία το PVC όχι μόνο δεν εμπόδισε την αντίδραση, αλλά λειτούργησε ως «ενισχυτής». Το οξύ που εκλύεται σε μικρές ποσότητες φαίνεται πως ανανεώνει το υπόστρωμα του καταλύτη, βοηθώντας τον να παραμένει δραστικός για περισσότερο χρόνο.

Οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι η λύση αυτή δεν είναι πανάκεια. Ο καταλύτης είναι ευαίσθητος στον αέρα και η απόδοσή του μειώνεται με την επαναχρησιμοποίηση. Ωστόσο, μπορεί να αναγεννηθεί με μια απλή επεξεργασία που βασίζεται σε αλουμίνιο, ενώ η χρήση του νικελίου –ενός άφθονου μετάλλου– κάνει πιο ρεαλιστική την πιθανότητα βιομηχανικής εφαρμογής.

Η ανακάλυψη αυτή αν και δεν λύνει οριστικά το ζήτημα, ανοίγει ένα νέο παράθυρο: να δούμε το πλαστικό σαν υλικό που με τις σωστές συνθήκες μπορεί να μετατραπεί ξανά σε κάτι χρήσιμο.