Als je dacht dat die dunne wegwerp plastic boodschappentassen het grootste deel van ons plastic afvalprobleem vertegenwoordigden, denk nog eens na. De hoeveelheid plastic die de wereld elk jaar weggooit, zou de Chinese muur van de Ming-dynastie kunnen herbouwen - ongeveer 3, 700 mijl lang.

In de zes decennia dat plastic is vervaardigd voor commercieel gebruik, er is meer dan 8,3 miljard ton geproduceerd. Kunststoffen zijn licht, veelzijdig, goedkoop en bijna onverwoestbaar (zolang ze niet te heet worden). Deze eigenschappen maken ze ongelooflijk nuttig in een enorm scala aan toepassingen, waaronder steriele voedselverpakkingen, energiezuinig vervoer, textiel en medische beschermingsmiddelen. Maar hun onverwoestbare karakter heeft een prijs. De meeste van hen ontbinden extreem langzaam in het milieu - in de orde van honderden jaren - waar ze een wereldwijde epidemie van plastic afval veroorzaken. De gevolgen voor de gezondheid van mens en ecosysteem zijn nog steeds onvolledig bekend, maar zijn potentieel belangrijk.

Ik ben een chemicus met ervaring in het ontwerpen van processen voor het maken van kunststoffen, en ik raakte geïnteresseerd in het gebruik van plastic als een grote, ongebruikte bron voor energie en materialen. Ik vroeg me af of we plastic afval konden veranderen in iets waardevollers om het uit de buurt van stortplaatsen en de natuurlijke omgeving te houden.

Een nieuwe manier om plastic afval te gebruiken

Kunststoffen worden gemaakt door een groot aantal kleine, op koolstof gebaseerde moleculen op een bijna oneindige verscheidenheid aan manieren om polymeerketens te creëren.

Om deze polymeren opnieuw te gebruiken, recyclingfaciliteiten kunnen, in principe, smelt en hervorm ze, maar de eigenschappen van kunststoffen hebben de neiging om te verslechteren. De resulterende materialen zijn bijna nooit geschikt voor hun oorspronkelijke gebruik, hoewel ze kunnen worden gebruikt om dingen van een lagere waarde te maken, zoals plastic hout. Het resultaat is een zeer lage effectieve recyclingsnelheid.

Een nieuwe benadering is het weer opbreken van de lange ketens in kleine moleculen. De uitdaging is om dit op een precieze manier te doen.

Omdat bij het maken van de kettingen in de eerste plaats veel energie vrijkomt, om het om te keren, moet er weer een grote hoeveelheid energie worden toegevoegd. Over het algemeen betekent dit dat het materiaal tot een hoge temperatuur moet worden verwarmd, maar door plastic op te warmen verandert het spul in een vervelende puinhoop. Het kost ook veel energie, betekent meer uitstoot van broeikasgassen.

Mijn team bij UC Santa Barbara, werken met collega's van de University of Illinois Urbana-Champaign en Cornell, ontdekte een schone manier om polyethyleen om te zetten in bruikbare kleinere moleculen.

Polyethyleen is een van 's werelds meest bruikbare en meest gebruikte kunststofsoorten. Het is ook een van de grootste veroorzakers van plastic afval. Het vertegenwoordigt een derde van de bijna 400 miljoen ton plastic die de wereld jaarlijks maakt, voor doeleinden variërend van steriele voeding en medische verpakkingen, waterdichte films en deklagen, kabel- en draadisolatie, bouwmaterialen en waterleidingen, tot slijtvaste heup- en knieprothesen en zelfs kogelwerende vesten.

Hoe het nieuwe proces werkt

Het door ons ontwikkelde proces vereist geen hoge temperaturen, maar is in plaats daarvan afhankelijk van kleine hoeveelheden van een katalysator die een metaal bevat dat een beetje waterstof uit de polymeerketen verwijdert. De katalysator gebruikt deze waterstof vervolgens om de bindingen te verbreken die de koolstofketen bij elkaar houden, kleinere stukken maken.

De sleutel is om de waterstof te gebruiken zodra deze zich vormt, zodat het doorsnijden van de ketting de energie levert om meer waterstof te maken. Dit proces wordt vele malen herhaald voor elke keten, het vaste polymeer in een vloeistof veranderen.

Het hakken vertraagt ​​op natuurlijke wijze wanneer de moleculen een bepaalde grootte bereiken, zo kun je gemakkelijk voorkomen dat de moleculen te klein worden. We zijn in staat om de waardevolle vloeistof terug te winnen voordat het in minder bruikbare gassen verandert.

Een meerderheid van de moleculen in de teruggewonnen vloeistof zijn alkylbenzenen, die nuttig zijn als oplosmiddelen en gemakkelijk kunnen worden omgezet in detergentia. De wereldwijde markt voor dit type molecuul bedraagt ​​jaarlijks ongeveer 9 miljard dollar.

Afvalplastic omzetten in waardevolle moleculen heet upcycling. Hoewel onze studie een demonstratie op kleine schaal was, een voorlopige economische analyse suggereert dat het in de komende jaren gemakkelijk kan worden aangepast om een ​​veel grootschaliger proces te worden. Plastic uit het milieu houden door het op een economisch verantwoorde manier opnieuw te gebruiken, is een win-winsituatie.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.