Wetenschappers van King's College London hebben een innovatieve oplossing ontwikkeld voor het recyclen van bioplastics voor eenmalig gebruik die vaak worden gebruikt in wegwerpartikelen zoals koffiekopjes en voedselcontainers.

De nieuwe methode voor chemische recycling, gepubliceerd in Cell Reports Physical Science , maakt gebruik van enzymen die doorgaans in biologische wasmiddelen worden aangetroffen om bioplastics die op stortplaatsen terechtkomen te "depolymeriseren" of af te breken. Door de items binnen slechts 24 uur snel om te zetten in oplosbare fragmenten, wordt volledige afbraak van het bioplastische polymelkzuur (PLA) bereikt. De aanpak is 84 keer sneller dan het 12 weken durende industriële composteringsproces dat wordt gebruikt voor het recyclen van bioplastic materialen.

Deze ontdekking biedt een wijdverbreide recyclingoplossing voor PLA-kunststoffen voor eenmalig gebruik, aangezien het team van scheikundigen van King's ontdekte dat de biokunststoffen in nog eens 24 uur bij een temperatuur van 90°C uiteenvallen in hun chemische bouwstenen. Eenmaal omgezet in monomeren (enkele moleculen) kunnen de materialen worden omgezet in plastic van even hoge kwaliteit voor meervoudig hergebruik.

Het probleem met 'groene' kunststoffen

De huidige productiecijfers van plastic overtreffen ons vermogen om er duurzaam mee om te gaan. Volgens Environmental Action wordt geschat dat alleen al in 2023 wereldwijd ruim 68 miljoen ton plastic in natuurlijke omgevingen terecht is gekomen als gevolg van de onbalans tussen de enorme hoeveelheden geproduceerde plastics en onze huidige capaciteit om plastic aan het einde van zijn levensduur te beheren en te recyclen. leven. Een recent OESO-rapport voorspelde dat de hoeveelheid wereldwijd geproduceerd plastic afval tegen 2060 bijna zal verdrievoudigen, waarbij ongeveer de helft op de vuilstort belandt en minder dan een vijfde wordt gerecycled.

Hoewel bioplastics – afkomstig uit biologische bronnen zoals maïszetmeel, cassave of suikerriet – door consumenten als een duurzamere keuze worden gezien, zijn de huidige methoden voor de productie van bioplastics duur en concurreren ze met voedselgebaseerde landbouw om het gebruik van land. Ondertussen zijn mechanische recyclingmethoden inefficiënt en genereren ze CO₂ en zijn niet in staat om herbruikbare materialen van hoge kwaliteit te produceren. Deze 'groene' kunststoffen belanden voornamelijk na slechts één gebruik op de vuilstort, waardoor veel retailers terugkeren naar het gebruik van olie en fossiele materialen.

De snelheid waarmee de bioplastics met deze nieuwe methode afbreken, zou de plasticproductie radicaal kunnen veranderen en een efficiënte, schaalbare en duurzame blauwdruk kunnen bieden voor het recyclen van bioplastics voor eenmalig gebruik. Het onderzoek is een belangrijke doorbraak in de recycleerbaarheid van bioplastics voor eenmalig gebruik en opent de mogelijkheid voor een duurzame, circulaire economie die de productie van op fossiele brandstoffen gebaseerde kunststoffen uitroeit en de enorme hoeveelheid plastic afval aanpakt die op stortplaatsen en in natuurlijke omgevingen terechtkomt. .

Dr. Alex Brogan, docent scheikunde aan King's College London, zei:"De inspiratie voor dit project kwam van een probleem met bioplastics die worden gebruikt in medische en chirurgische producten die in het lichaam worden afgebroken. We hebben dit probleem omgedraaid en toegepast op de kwestie van het recyclen van de bioplastics voor eenmalig gebruik die we in ons dagelijks leven gebruiken met behulp van een gemeenschappelijk enzym dat voorkomt in biologische wasmiddelen. Door de biologie te kunnen benutten om via chemie duurzame oplossingen te bieden, kunnen we afval gaan beschouwen als een hulpbron, zodat we kunnen bewegen weg van olie en andere niet-hernieuwbare bronnen om de materialen te creëren die we nodig hebben voor het moderne leven."

De wetenschappers breiden hun onderzoek nu uit naar het verbeteren van de recycling van andere veelgebruikte en in massa geproduceerde kunststoffen, zoals die welke worden gebruikt in waterflessen voor eenmalig gebruik, folie- en bladplasticverpakkingen en kleding.

Susana Meza Huaman, Ph.D. onderzoeker van het project aan King's College London zei:"Ons onderzoek markeert de eerste stap in de ontwikkeling van nieuwe technologieën in afvalbeheer voor het recyclen van bioplastics die van gelijke kwaliteit zijn als het nieuwe product. Tot nu toe was dit een grote uitdaging bij het recyclen van plastics, Hoewel bioplastics gemaakt zijn van biologische materialen, zijn ze niet allemaal composteerbaar en zijn de meeste huidige recyclingmethoden inefficiënt. Onze chemische aanpak versnelt de afbraak van bioplastics aanzienlijk, waardoor ze gerecycled en hergebruikt kunnen worden."

Meer informatie: Susana M. Meza Huaman et al., Een algemene route voor het herinrichten van hydrolytische enzymen in de richting van afbraak van plastic, Cell Reports Physical Science (2024). DOI:10.1016/j.xcrp.2024.101783

Journaalinformatie: Celrapporten natuurwetenschappen

Aangeboden door King's College London