Chemici van de Cornell University hebben een manier ontdekt om licht en zuurstof te gebruiken om polystyreen - een soort plastic dat in veel gewone artikelen wordt aangetroffen - te upcyclen tot benzoëzuur, een product dat wordt opgeslagen in scheikundelaboratoria voor studenten en middelbare scholen en dat ook wordt gebruikt in geurstoffen, conserveermiddelen voor levensmiddelen, en andere alomtegenwoordige producten.

Eierdozen van piepschuim, compact disc-doosjes van hard plastic, rode drinkbekers en vele andere veelvoorkomende producten zijn gemaakt van polystyreen, dat wereldwijd een derde van het stortafval uitmaakt.

Een team onder leiding van Erin Stache, assistent-professor scheikunde en chemische biologie bij Cornell, ontdekte dat de reactie zelfs in een zonnig raam kan plaatsvinden.

Hun paper, "Chemical Upcycling of Commercial Polystyreen via Catalyst-Controlled Photooxidation", gepubliceerd in het Journal of the American Chemical Society .

In lijn met de missie van haar lab om milieuproblemen aan te pakken door middel van chemie, is het nieuwe proces mild, klimaatvriendelijk en schaalbaar voor commerciële afvalstromen, zei Stache.

Bovendien is het proces bestand tegen additieven die inherent zijn aan een stroom consumentenafval, waaronder vuil, kleurstoffen en andere soorten kunststoffen.

Afgelopen zomer voerde Stache's lab enkele degradatie-experimenten uit in een zonnig raam; op een plaats met het hele jaar door sterk zonlicht, kan de reactie buiten worden gedaan.

"Het voordeel van het gebruik van licht is dat je uitstekende controle krijgt over het chemische proces op basis van enkele van de katalysatoren die we hebben ontwikkeld om het witte licht te benutten. Als we zonlicht kunnen gebruiken om het proces aan te sturen, is dat een win-winsituatie", zegt Stache. zei, opmerkend dat bestaande polymeerrecycling een polymeer vereist om te smelten en te verwerken, waarvoor meestal fossiele brandstof nodig is.

Om de tolerantie van het proces voor andere materialen die gemengd zijn met het PS-plastic te testen, gebruikten de onderzoekers verschillende producten, variërend van verpakkingsmateriaal tot deksels van koffiebekers.

Ze ontdekten dat drie items - een deksel van een witte koffiekop, piepschuim en een doorzichtig deksel - efficiënt werden afgebroken. Een deksel van een zwarte koffiekop degradeerde minder efficiënt, mogelijk omdat de zwarte kleurstoffen de lichtpenetratie remmen, zei Stache.

"Deze resultaten geven aan dat ons systeem commerciële monsters van PS efficiënt kan afbreken, zelfs met extra composiet en onoplosbaar materiaal", zei ze.

Om schaalbaarheid en mogelijke commerciële toepassing te demonstreren, creëerden de onderzoekers een opstelling met twee spuitpompen en twee LED-lampen in een 3D-geprinte fotoreactor. De efficiëntie van het afbraakproces op grote schaal was vergelijkbaar met die in kleine batches.

"Als we het proces nog efficiënter kunnen maken, kunnen we nadenken over hoe we het kunnen commercialiseren en gebruiken om afvalstromen aan te pakken," zei Stache. + Verder verkennen

Door plastic afval op te waarderen tot waardevollere materialen, kan recycling zichzelf terugbetalen