Учени от Южна Корея разработиха химичен процес, който превръща смес от три широко разпространени вида пластмаса във водород с висока чистота, като едновременно с това улавя въглерода и не му позволява да попадне в атмосферата под формата на въглероден диоксид.

Проблемът с рециклирането на пластмасата е сериозен: само около 9% от отпадъците се рециклират, 79% се извозват на сметища, а 12% се изгарят, като се изхвърля въглероден диоксид в атмосферата. Традиционното рециклиране изисква сортиране на пластмасата по видове, което оскъпява и усложнява процеса.

Новият метод, наречен алкална термична обработка (ATT), позволява рециклирането на смес от полиетилентерефталат (PET), полиетилен (PE) и полипропилен (PP) в един реактор без предварително сортиране. По време на реакцията натриевият хидроксид влиза в реакция с органичния материал, произвеждайки водород с чистота над 90%.

„Ние решаваме едновременно два наболели глобални проблема. Пластмасовите отпадъци се натрупват с тревожна скорост, а чистият водород е необходим за декарбонизацията на енергетиката. Тази технология решава и двете задачи по творчески и мащабируем начин.“

отбеляза съавторката на изследването А-Хьон Пак

Първоначално процесът беше разработен за получаване на водород от биомаса, като например морски водорасли. За новото проучване учените го адаптираха за работа с пластмасови отпадъци. Лабораторните тестове показаха, че модифицираният процес успешно превръща PET, PE и PPP във водород с висока чистота, като температурата на реакцията е с 300-400 градуса по Целзий по-ниска, отколкото при традиционната газификация.

PET реагираше добре на алкалната обработка, но полиетиленът и полипропиленът първоначално даваха по-малко водород поради своята химическа устойчивост. За да преодолеят това препятствие, изследователите въведоха етап на термично окисляване: пластмасата се нагрява за кратко време на въздух при умерени температури, което добавя кислородсъдържащи функционални групи към дългите полимерни вериги. Тези групи създават химически активни центрове, което позволява на алкалната обработка да разгради материали, които иначе биха останали инертни.

По време на реакцията натриевият хидроксид улавя въглерода, освободен от пластмасата и го превръща в твърд натриев карбонат. Анализът показа, че над 75% от въглерода, първоначално съдържащ се в пластмасата остава в стабилни карбонатни съединения или течни органични остатъци. По-малко от 13% преминава в газова фаза, а количеството, изпускано директно в атмосферата е незначително. Натриевият карбонат също може да се превърне в калциев карбонат, който завинаги съхранява въглерода в стабилен минерал, широко използван в промишлеността.

Другите нискотемпературни методи за получаване на водород от пластмаса имат ограничения: например, фотокатализата и електрохимичното превръщане работят само с пластмаси, съдържащи кислород, като ПЕТ, като изключват полиетилена и полипропилена от процеса. Високотемпературната газификация може да преработва смесени пластмаси без сортиране, но отделя значителни количества CO2. Според изследователите това е първото приложение на техния метод, което решава и трите проблема едновременно.

„Като намалява разходите за сортиране и сложността на процеса, които бяха основните пречки пред комерсиализацията, тази технология може да се превърне в ключова за подкрепата както на водородната, така и на кръговата икономика.“

заяви съавторът на изследването Ву-Дже Ким

Въпреки обещаващите лабораторни резултати, технологията все още не е готова за широко внедряване. Изследователите отбелязват, че са необходими допълнителни проучвания за усъвършенстване на процеса и определяне на неговата икономическа ефективност в търговски мащаби.