Onderzoekers van de Universiteit van Adelaide hebben door licht aangedreven fotokatalyse en zonne-energie gebruikt om een manier te innoveren om polyethyleenafval om te zetten in waardevolle chemicaliën, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor duurzaam afvalbeheer en wordt bijgedragen aan de circulaire economie.
Een internationaal team van wetenschappers die zich bezighouden met fundamenteel onderzoek heeft een manier ontdekt om polyethyleenafval (PE) als grondstof te gebruiken. Ze hebben het met succes omgezet in waardevolle chemicaliën via een proces dat lichtgestuurde fotokatalyse wordt genoemd.
Een team onder leiding van professor Qiao Shizhang, directeur van de afdeling Nanotechnologie aan de Universiteit van Adelaide en directeur van het Center for Energy and Catalytic Materials aan de School of Chemical Engineering, publiceerde hun onderzoeksresultaten in het tijdschrift Science Advances.
Professor Qiao zei: "We gebruiken atomair verspreide metaalkatalysatoren om polyethyleenafvalplastic met hoge selectiviteit om te zetten in ethyleen en propionzuur. We gebruiken een oxidatie-gekoppelde fotokatalytische methode op kamertemperatuur om het afval met hoge selectiviteit om te zetten in waardevolle producten. Bijna 99% van het vloeibare product is propionzuur, waardoor de problemen die gepaard gaan met de noodzaak om complexe producten te scheiden worden verlicht." Hernieuwbare zonne-energie wordt gebruikt in plaats van industriële processen die fossiele brandstoffen verbruiken en broeikasgassen uitstoten. Deze waste-to-wealth-strategie bestaat uit vier hoofdcomponenten, waaronder plastic afval, water, zonlicht en een niet-giftige fotokatalysator die zonne-energie gebruikt om de reactie te bevorderen. De typische fotokatalysator is titaniumdioxide, dat palladiumatomen op het oppervlak heeft geïsoleerd."
De meeste kunststoffen die tegenwoordig worden gebruikt, worden uiteindelijk weggegooid en komen terecht op stortplaatsen. Polyethyleen is het meest gebruikte plastic ter wereld. Dagelijkse voedselverpakkingen, boodschappentassen en reagensflessen zijn allemaal gemaakt van PE. Polyethyleen is verantwoordelijk voor het grootste deel van al het plastic afval en wordt vooral aangetroffen op stortplaatsen, wat een bedreiging vormt voor het mondiale milieu en de ecologie.
Professor Qiao zei: "Plastic afval is een onaangeboorde hulpbron die kan worden gerecycled en verwerkt tot nieuwe kunststoffen en andere commerciële producten. Katalytische recycling van polyethyleenafval bevindt zich nog in de beginfase van ontwikkeling en is in de praktijk een uitdaging vanwege de chemische inertheid van het polymeer en nevenreacties die voortkomen uit de complexiteit van de moleculaire structuur van de reactanten."
Momenteel wordt chemische recycling van polyethyleenafval uitgevoerd bij temperaturen boven de 400 graden Celsius en is de productsamenstelling complex.
Ethyleen is een belangrijke chemische grondstof die verder kan worden verwerkt tot diverse industriële en dagelijkse producten, terwijl propionzuur ook veel gevraagd is vanwege zijn antiseptische en antibacteriële eigenschappen.
Het werk van het team is erop gericht de hedendaagse milieu- en energie-uitdagingen aan te pakken en bij te dragen aan de circulaire economie. Het zal nuttig zijn bij verder wetenschappelijk onderzoek, afvalbeheer en chemische productie.
Professor Qiao zei: “Ons basisonderzoek biedt een groene en duurzame oplossing die zowel de plasticvervuiling kan verminderen als afval kan gebruiken om waardevolle chemicaliën te produceren, waardoor een circulaire economie wordt bereikt. Het zal mensen inspireren om rationeel hoogwaardige fotokatalysatoren te ontwerpen voor het gebruik van zonne-energie en de ontwikkeling van door zonne-energie aangedreven afvalrecyclingtechnologie vergemakkelijken.”
Samengesteld uit /scitechdaily