Wereldwijd wordt slechts ongeveer 20% van het plastic afval gerecycled. Het blijft een uitdaging om dat cijfer te verhogen, aangezien het schoon recyclen van plastic duur kan zijn en meestal producten met een lagere waarde oplevert. waardoor het vaak financieel onhaalbaar is.

De nieuwe methode van onderzoekers van RMIT University kan hoogwaardige producten produceren uit plastic koolstofnanobuizen en schone vloeibare brandstof en tegelijkertijd landbouw- en organisch afval upcyclen.

Het tweestapsproces van het team, geopenbaard in de Tijdschrift voor milieubeheer , zet organisch afval om in een koolstofrijke en hoogwaardige vorm van houtskool, gebruikt dit vervolgens als katalysator om het plastic te upcyclen.

Hoofdonderzoeker universitair hoofddocent Kalpit Shah zei dat het upcyclen van twee enorme afvalstromen via één circulaire economieaanpak aanzienlijke financiële en milieuvoordelen kan opleveren.

"Onze methode is schoon, kosteneffectief en gemakkelijk schaalbaar, ' zei Sjah.

"Het is een slimme oplossing voor het transformeren van zowel gebruikt plastic als organisch afval - of het nu gaat om tonnen biomassa van een boerderij of voedselafval en tuinafval uit huishoudelijke groenbakken.

"We hopen dat deze technologie in de toekomst door lokale raden en gemeentelijke overheden kan worden gebruikt om van dit afval echte inkomstenstromen te maken.

"Nu Australië de export van afvalplastic vanaf volgend jaar verbiedt, het is van vitaal belang dat we duurzame en kostenefficiënte alternatieven onderzoeken die verder gaan dan recycling.

"Door plastic te upcyclen met technologie van eigen bodem, kunnen we de grootst mogelijke waarde halen uit onze beperkte middelen en komen we dichter bij een echte circulaire economie."

Kunststof niet fantastisch

De export van onbewerkte enkelvoudige hars/polymeerkunststoffen wordt vanaf 1 juli verboden 2022, onder nieuwe Australische wetten die zijn ontworpen om de export van afvalplastic geleidelijk af te schaffen, papier, glas en banden.

Het nationale recyclingdoel van Australië is dat 70% van de plastic verpakkingen van het land in 2025 worden gerecycled of gecomposteerd, maar een recent rapport wees uit dat slechts 9,4% van het plastic werd gerecycled in 2017-2018.

Recycling en schone energie is een van de zes nationale prioriteiten in de moderne productiestrategie van de federale regering.

Hoogwaardige nanomaterialen

De nieuwe aanpak van plastic upcycling biedt een duurzaam alternatief voor de productie van koolstofnanobuisjes (CNT's).

Deze holle, cilindrische structuren hebben uitzonderlijke elektronische en mechanische eigenschappen, met toepassingen in een breed scala van sectoren, waaronder waterstofopslag, composiet materialen, elektronica, brandstofcellen en biomedische technologieën.

Er is een groeiende vraag naar koolstofnanobuisjes, met name in de ruimtevaart en defensie, waar ze het ontwerp van lichtgewicht onderdelen kunnen vergemakkelijken. De wereldwijde markt voor CNT's zal naar verwachting in 2027 $ 5,8 miljard bedragen.

Oud in nieuw veranderen

De nieuwe methode begint met het omzetten van landbouw- of organisch afval in biochar - een koolstofrijke vorm van houtskool die vaak wordt gebruikt om de bodemgezondheid te verbeteren.

De biochar wordt gebruikt om giftige verontreinigingen te verwijderen, zoals polycyclische aromatische koolwaterstoffen, bekend als PAK's - omdat het afvalplastic wordt afgebroken tot de componenten gas en olie.

Het proces elimineert die verontreinigingen en zet kunststoffen om in hoogwaardige vloeibare brandstof.

Tegelijkertijd, de koolstof in het plastic wordt omgezet in koolstofnanobuisjes, die de biochar omhullen.

Deze nanobuisjes kunnen worden geëxfolieerd voor gebruik door verschillende industrieën of de nano-versterkte biochar kan direct worden gebruikt voor milieusanering en het stimuleren van landbouwbodems.

De studie is de eerste die goedkope en algemeen beschikbare biochar gebruikt als katalysator voor het maken van verontreinigingenvrije brandstof en koolstofnanomaterialen uit plastic.

Sjah, de plaatsvervangend directeur (Academic) van het ARC Training Centre for Transformation of Australia's Biosolids Resource bij RMIT, zei dat hoewel de studie slechts één type plastic onderzocht, de aanpak van toepassing zou zijn op een reeks plastic soorten.

"We hebben ons gericht op polypropyleen omdat dit veel wordt gebruikt in de verpakkingsindustrie, " hij zei.

"Hoewel we verder onderzoek moeten doen om verschillende kunststoffen te testen, aangezien de kwaliteit van de geproduceerde brandstof zal variëren, de methode die we hebben ontwikkeld is over het algemeen geschikt voor het upcyclen van alle polymeren - de basisingrediënten voor alle plastic."

Hyper-efficiënte reactor

De experimentele studie op labschaal kan ook worden gerepliceerd in een nieuw type hyperefficiënte reactor dat is ontwikkeld en gepatenteerd door RMIT.

De reactor is gebaseerd op wervelbedtechnologie en biedt een aanzienlijke verbetering in warmte- en massaoverdracht, om de totale kapitaal- en bedrijfskosten te verlagen.

De volgende stappen voor het upcycling-onderzoek omvatten gedetailleerde computermodellering om de methodologie te optimaliseren, gevolgd door proefproeven in de reactor.

Het team van RMIT's School of Engineering wil graag samenwerken met de plastic- en afvalindustrie om het onderzoek te bevorderen en andere mogelijke toepassingen van de upcycling-methode te onderzoeken.