Wetenschappers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) van het Amerikaanse Department of Energy hebben een recyclingproces ontwikkeld dat drankflessen voor eenmalig gebruik transformeert, kleding, en tapijt gemaakt van het gangbare polyester materiaal polyethyleentereftalaat (PET) tot waardevollere producten met een langere levensduur. Hun onderzoek, gepubliceerd op 27 februari in het tijdschrift Joule , zou kunnen helpen de oceanen te beschermen tegen plastic afval door de markt voor gerecyclede kunststoffen een vliegende start te geven.

PET is sterk maar lichtgewicht, bestand tegen water, en onbreekbaar - eigenschappen die het extreem populair maken bij fabrikanten. Hoewel PET recyclebaar is, het grootste deel van de 26 miljoen ton die jaarlijks wordt geproduceerd, belandt op stortplaatsen of elders in het milieu, waar het honderden jaren duurt om biologisch af te breken. Maar zelfs als het wordt gerecycled, het proces is verre van perfect. Teruggewonnen PET heeft een lagere waarde dan het origineel en kan slechts één of twee keer worden hergebruikt.

"Standaard PET-recycling vandaag is in wezen 'downcycling, '", zegt senior auteur Gregg Beckham, een Senior Research Fellow bij NREL. "Het proces dat we bedachten, is een manier om PET te 'upcyclen' tot een duurzame, hoogwaardige composietmaterialen zoals die zouden worden gebruikt in auto-onderdelen, windturbinebladen, surfplanken, of snowboarden."

Het team combineerde teruggewonnen PET met bouwstenen die zijn afgeleid van hernieuwbare bronnen zoals biomassa van afvalplanten. Dit resulteerde in een nieuw materiaal dat teruggewonnen PET combineert met duurzaam geproduceerde, biogebaseerde moleculen om twee soorten vezelversterkte kunststoffen (FRP's) te produceren, die 2-3 keer waardevoller zijn dan het originele PET, wat betekent dat toekomstige plastic flessen een lucratief tweede leven kunnen leiden. Door hun samenwerking met analisten van NREL, het team voorspelt ook dat het composietproduct 57% minder energie nodig heeft om te produceren dan teruggewonnen PET met het huidige recyclingproces en 40% minder broeikasgassen zou uitstoten dan standaard FRP's op petroleumbasis - een aanzienlijke verbetering ten opzichte van de normale gang van zaken.

"Het idee is om technologieën te ontwikkelen die de economie van PET-terugwinning zouden stimuleren, ", zegt Beckham. "Dat is de echte hoop:het ontwikkelen van 'second-life' upcycling-technologieën die afvalplastic voor eenmalig gebruik waardevol maken om terug te winnen. Dit, beurtelings, zou kunnen helpen afvalplastic uit de oceanen van de wereld en uit stortplaatsen te houden."

Maar er is nog werk aan de winkel voordat dit recyclingproces buiten de laboratoriumtafel kan worden geïmplementeerd. Het team is van plan om de eigenschappen van de composietmaterialen die ontstaan ​​wanneer PET wordt gecombineerd met de plantaardige monomeren verder te analyseren en het proces te testen op schaalbaarheid om te bepalen hoe goed het zou kunnen werken in een productieomgeving. Ook hopen ze composieten te ontwikkelen die zelf gerecycled kunnen worden; de huidige composieten kunnen jaren en zelfs decennia meegaan, maar zijn uiteindelijk niet per se recyclebaar. In aanvulling, het NREL-team is van plan soortgelijke technologieën te ontwikkelen voor het recyclen van andere soorten materialen.

"De schaal van de PET-productie is kleiner dan die van de composietproductie, dus we hebben veel meer upcycling-oplossingen nodig om echt een wereldwijde impact te hebben op de terugwinning van plastic door middel van technologieën zoals die voorgesteld in de huidige studie, " zegt eerste auteur Nicholas Rorrer, een ingenieur bij NREL die ook meedeed aan het onderzoek.