Een groot deel van de groeiende wereldwijde bezorgdheid over het plastic dat onze oceanen vervuilt en onze stortplaatsen verstopt, was gericht op het verminderen van het verbruik en hergebruik waar mogelijk. Maar er is een reden waarom fabrikanten en consumenten moeite hebben om andere materialen te vervangen - voor veel toepassingen, kunststoffen zijn gewoon het beste materiaal dat beschikbaar is. Als het erom gaat ons voedsel en medicijnen schoon en onbesmet te houden en onze medische procedures betrouwbaar steriel en veilig te houden, de eenmalige wegwerpbaarheid van plastic is essentieel geweest voor onze gezondheid.

Dus hoewel het één ding is om te stoppen met het kopen van flessenwater, een hele reeks andere kritische plastic toepassingen - van de polypropyleen spuiten in de spreekkamer van uw dokter tot de polystyreen verpakking rond uw kip in de supermarkt, gaan waarschijnlijk niet snel weg.

"We kunnen en moeten zeker doen wat we kunnen om ons verbruik van sommige toepassingen te verminderen, maar voor anderen, we kunnen echt niet, " zei Aaron Sadow, een wetenschapper in de afdeling Chemische en Biologische Wetenschappen van Ames Laboratory. "Geen plastic rietjes gebruiken is mogelijk, maar het niet gebruiken van plastic in voedselverpakkingen en medische hulpmiddelen is moeilijk en in sommige gevallen waarschijnlijk onmogelijk, dus we zitten een beetje vast. De vraag is, wat doen we met dit afval?"

In tegenstelling tot recycling van minder complexe materialen zoals aluminium of glas, plastic is een "down-cycle" materiaal, wat betekent dat de processen die worden gebruikt om het te reinigen en om te vormen tot nieuwe grondstof, de kwaliteit ervan verminderen.

"Met polymeren, wat ze bij elkaar houdt zijn koolstof-koolstofbindingen of koolstof-andere elementbindingen, " zei Sadow. "Als ze worden verwarmd en gesmolten voor recycling, de koolstof-koolstofbindingen breken, typisch verslechtering van de eigenschappen van het materiaal. Dat is niet oké voor de prestatie-eisen van voedsel, medicijn, en medische verpakkingen en benodigdheden. Het recyclingproces voegt kosten toe, en dan kun je die down-cycle maar zo vaak doen voordat je eindigt met materiaal van geen praktische waarde. Dus, het is nooit echt economisch haalbaar geweest om deze kunststoffen te recyclen."

In een poging om daar verandering in te brengen, Sadow en collega's van Ames Laboratory werken samen met onderzoekers van Argonne National Laboratory, UC Santa Barbara, Universiteit van Zuid-Carolina, Cornell universiteit, en Northwestern University in een door het Amerikaanse Department of Energy's Office of Science gefinancierde inspanning om kunststoffen voor eenmalig gebruik op te waarderen tot waardevollere chemicaliën die herstel de moeite waard maken.

De uitdaging van de anorganische chemie is het vinden van een methode om lange polymeerketens chemisch in kleinere stukjes te "hakken" die vervolgens kunnen worden gebruikt om gezuiverde en nieuwe grondstoffen voor de chemische industrie te extraheren, om dingen te produceren zoals nylon, vezels, coatings, en wasmiddelen.

"Direct, we hebben gewoon niet zoveel controle over het proces. Maar de natuur wel, " zei Sadow. "Onze inspiratie is de enzymatisch gecontroleerde hydrolyse van cellulose, dat is een bio-organisch polymeer dat bestaat uit herhalende, identieke chemisch gekoppelde glucosemonomeren. We geloven dat we anorganische katalysatoren kunnen maken die als enzymen werken om de polymeerketens van synthetische kunststoffen op te splitsen in bruikbare componenten."

Sadow hoopt dat chemische upcycling een van de vele manieren zal worden om de wereldwijde plasticvervuiling aan te pakken. "We zien upcycling niet als de enige oplossing, maar als onderdeel van een veelzijdige strategie."