Zanieczyszczenie świata plastikiem i energia pochodząca z paliw kopalnych to obecnie największe wyzwania środowiskowe, z którymi mierzy się świat. Naukowcy z australijskiego Uniwersytetu w Adelajdzie pracują nad przełomową metodą, która może pomóc nam rozwiązać obydwa problemy. 

Badanie opublikowane w czasopiśmie naukowym „Chem Catalysis” analizuje wykorzystanie metody zwanej fotoreformingiem, która pozwala na przekształcanie odpadów plastikowych w czyste paliwa, takie jak wodór. Cały proces jest napędzany tylko energią słoneczną. 

Wykorzystuje się w nim materiały światłoczułe, zwane fotokatalizatorami, które za pomocą światła słonecznego rozkładają plastik w stosunkowo niskich temperaturach.

 
Zielony wodór ukryty jest w plastikowej butelce 

W procesie tym tworzywa sztuczne można przekształcić w wodór, który jest czystym paliwem i nie powoduje emisji w miejscu użytkowania, a także w inne cenne chemikalia przemysłowe.

W porównaniu z tradycyjnym rozszczepianiem wody w celu produkcji wodoru, to podejście może być bardziej energooszczędne. Tworzywa sztuczne łatwiej się utleniają, co sprawia, że ​​reakcje wymagają zużycia mniejszej ilości energii i zwiększa się potencjał wykorzystania metody na dużą skalę.

Główny autor badań profesor Xiaoguang Duana z Wydziału Inżynierii Chemicznej Uniwersytetu w Adelajdzie uważa, że ostatnie eksperymenty przyniosły obiecujące rezultaty.

Naukowcy odnotowali wysoki poziom produkcji wodoru, a także powstawanie kwasu octowego, a nawet węglowodorów o właściwościach oleju napędowego. W trakcie badania niektóre systemy pracowały nieprzerwanie przez ponad 100 godzin. 

Sukces laboratoryjny nie oznacza sukcesu komercyjnego

Jedną z głównych przeszkód w rozwoju technologii jest sama natura odpadów plastikowych, ponieważ różne rodzaje tworzyw sztucznych zachowują się odmiennie podczas przetwarzania, a dodatki, takie jak barwniki i stabilizatory, mogą zakłócać proces ich przekształcania. Stąd efektywne sortowanie i wstępna obróbka są niezbędne do maksymalizacji wydajności i jakości procesu. 

Separacja produktów końcowych także stanowi wyzwanie. W wyniku reakcji chemicznych często powstaje mieszanka gazów i cieczy, które trzeba rozdzielać w energochłonnych procesach. Aby przezwyciężyć ten problem, naukowcy podkreślają potrzebę ulepszenia katalizatorów

Kolejnym kluczowym problemem są same fotokatalizatory. Materiały te muszą być wysoce selektywne i trwałe, zdolne do pracy w wymagających warunkach chemicznych bez utraty skuteczności. Obecne wersje mogą z czasem ulegać degradacji, co ogranicza ich długoterminową niezawodność.

- Wciąż istnieje luka między sukcesem laboratoryjnym, a praktycznym zastosowaniem. Potrzebujemy bardziej wytrzymałych katalizatorów i lepszych projektów systemów, aby zapewnić, że technologia jest zarówno wydajna, jak i ekonomicznie opłacalna na dużą skalę - powiedział prof. Duan.

Na całym świecie produkuje się ponad 460 milionów ton plastiku rocznie, a jego duże ilości zanieczyszczają lądy i oceany. Jednocześnie konieczność odejścia od paliw kopalnych zintensyfikowała poszukiwania czystszych, alternatywnych źródeł energii.

Badanie opublikowane w czasopiśmie „Chem Catalysis” pokazuje, że tworzywa sztuczne, bogate w węgiel i wodór, można traktować jako zasób, a nie tylko odpad.