Μια νέα χημική μέθοδος που μετατρέπει απευθείας μικτά πλαστικά απόβλητα σε υδρογόνο υψηλής καθαρότητας, χωρίς να απαιτείται προηγούμενος διαχωρισμός των διαφορετικών τύπων πλαστικού, ανέπτυξαν ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Άντζελες (UCLA) και του Πανεπιστημίου Ewha της Νότιας Κορέας. Η τεχνολογία υπόσχεται να αντιμετωπίσει ταυτόχρονα δύο μεγάλες προκλήσεις: τη διαχείριση των πλαστικών απορριμμάτων και την παραγωγή καθαρής ενέργειας μέσω υδρογόνου.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Proceedings of the National Academy of Sciences».
Αξιοποίηση των πιο συνηθισμένων πλαστικών
Σήμερα, μόλις το 9% των πλαστικών αποβλήτων ανακυκλώνεται, καθώς οι περισσότερες υπάρχουσες μέθοδοι απαιτούν τον διαχωρισμό των πλαστικών ανάλογα με τον τύπο τους, μια διαδικασία δαπανηρή και χρονοβόρα. Το μεγαλύτερο μέρος καταλήγει σε χώρους υγειονομικής ταφής ή καίγεται, απελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.
Η νέα μέθοδος επεξεργάζεται ταυτόχρονα τα τρία πιο διαδεδομένα πλαστικά – το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET), το πολυαιθυλένιο (PE) και το πολυπροπυλένιο (PP) – μέσα στον ίδιο αντιδραστήρα, χωρίς καμία ανάγκη διαχωρισμού.
Παραγωγή υδρογόνου με χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας
Η διαδικασία βασίζεται στην αλκαλική θερμική επεξεργασία (Alkaline Thermal Treatment – ATT), κατά την οποία το υδροξείδιο του νατρίου αντιδρά με τα πλαστικά υπό θέρμανση, παράγοντας υδρογόνο με καθαρότητα που ξεπερνά το 90%.
Σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους αεριοποίησης, η νέα τεχνολογία λειτουργεί σε θερμοκρασίες κατά 300 έως 400 βαθμούς Κελσίου χαμηλότερες, μειώνοντας σημαντικά τις ενεργειακές απαιτήσεις της διαδικασίας.
Δέσμευση του άνθρακα αντί για εκπομπές διοξειδίου
Ένα από τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα της μεθόδου είναι ότι ο άνθρακας που απελευθερώνεται από τα πλαστικά δεν μετατρέπεται σε διοξείδιο του άνθρακα και δεν εκπέμπεται στην ατμόσφαιρα.
Αντίθετα, δεσμεύεται από το υδροξείδιο του νατρίου και μετατρέπεται σε στερεό ανθρακικό νάτριο. Στη συνέχεια, μέσω μιας απλής διαδικασίας ανάκτησης, μπορεί να μετατραπεί σε ανθρακικό ασβέστιο, ένα σταθερό ορυκτό που χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία, επιτυγχάνοντας έτσι μόνιμη αποθήκευση του άνθρακα.
Οι αναλύσεις έδειξαν ότι περισσότερο από το 75% του άνθρακα που περιέχεται στα αρχικά πλαστικά καταλήγει είτε σε σταθερά ανθρακικά άλατα είτε σε υγρά οργανικά υπολείμματα, ενώ λιγότερο από το 13% μετατρέπεται σε αέρια προϊόντα. Οι άμεσες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα είναι πρακτικά μηδενικές.
Προεπεξεργασία για μεγαλύτερη απόδοση
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το PET μετατρέπεται εύκολα σε υδρογόνο, ενώ το πολυαιθυλένιο και το πολυπροπυλένιο, λόγω της χημικής τους σταθερότητας, απαιτούν ένα επιπλέον στάδιο.
Για τον λόγο αυτό ανέπτυξαν μια ήπια θερμική οξείδωση, κατά την οποία τα πλαστικά εκτίθενται για σύντομο χρονικό διάστημα σε θερμό αέρα. Η διαδικασία αυτή δημιουργεί δραστικές χημικές ομάδες στις πολυμερικές αλυσίδες, επιτρέποντας στη συνέχεια την αποτελεσματική αλκαλική επεξεργασία και την παραγωγή υδρογόνου.
Προοπτικές για την κυκλική οικονομία
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η νέα τεχνολογία μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος ανακύκλωσης, καθώς εξαλείφει την ανάγκη διαχωρισμού των πλαστικών πριν από την επεξεργασία. Παράλληλα, παράγει καθαρό υδρογόνο, το οποίο θεωρείται βασικό καύσιμο για την ενεργειακή μετάβαση.
Αν και απαιτείται περαιτέρω βελτιστοποίηση και αξιολόγηση της οικονομικής βιωσιμότητας πριν από τη βιομηχανική εφαρμογή της, η μέθοδος θεωρείται ιδιαίτερα υποσχόμενη, καθώς μπορεί να ενισχύσει τόσο την οικονομία του υδρογόνου όσο και την κυκλική οικονομία, αξιοποιώντας αποτελεσματικά πλαστικά απόβλητα που σήμερα δύσκολα ανακυκλώνονται.