Een internationaal team van experts dat fundamenteel onderzoek doet, heeft een manier ontwikkeld om polyethyleenafval (PE) als grondstof te gebruiken en dit via lichtgestuurde fotokatalyse om te zetten in waardevolle chemicaliën.

Professor Shizhang Qiao van de Universiteit van Adelaide, voorzitter van Nanotechnologie en directeur van het Centre for Materials in Energy and Catalysis, aan de School of Chemical Engineering, leidde het team dat hun bevindingen publiceerde in het tijdschrift Science Advances .

"We hebben polyethyleenplasticafval met hoge selectiviteit geüpcycled tot ethyleen en propionzuur met behulp van atomair verspreide metaalkatalysatoren", aldus professor Qiao.

"Er werd een oxidatie-gekoppelde fotokatalysemethode bij kamertemperatuur gebruikt om het afval met hoge selectiviteit om te zetten in waardevolle producten. Bijna 99% van het vloeibare product is propionzuur, waardoor de problemen worden verlicht die gepaard gaan met complexe producten die vervolgens moeten worden gescheiden. Hernieuwbare zonne-energie werd worden gebruikt in plaats van industriële processen die fossiele brandstoffen verbruiken en broeikasgassen uitstoten."

“Deze waste-to-value-strategie wordt voornamelijk geïmplementeerd met vier componenten, waaronder plastic afval, water, zonlicht en niet-giftige fotokatalysatoren die zonne-energie benutten en de reactie stimuleren. Een typische fotokatalysator is titaniumdioxide met geïsoleerde palladiumatomen op het oppervlak. "

Het grootste deel van het plastic dat vandaag de dag wordt gebruikt, wordt uiteindelijk weggegooid en op stortplaatsen verzameld. PE is het meest gebruikte plastic ter wereld. Dagelijkse voedselverpakkingen, boodschappentassen en reagensflessen zijn allemaal gemaakt van PE. Het is ook het grootste deel van al het plastic afval en belandt voornamelijk op stortplaatsen, wat een bedreiging vormt voor het mondiale milieu en de ecologie.

"Plastic afval is een onaangeboorde hulpbron die kan worden gerecycled en verwerkt tot nieuwe kunststoffen en andere commerciële producten", zegt professor Qiao.

"Katalytische recycling van PE-afval bevindt zich nog in de vroege ontwikkeling en is praktisch uitdagend vanwege de chemische inertheid van polymeren en nevenreacties die voortkomen uit de structurele complexiteit van reactantmoleculen."

De huidige chemische recycling van PE-afval vindt plaats bij hoge temperaturen van meer dan 400° Celsius, wat complexe productsamenstellingen oplevert.

Ethyleen is een belangrijke chemische grondstof die verder kan worden verwerkt tot een verscheidenheid aan industriële en dagelijkse producten, terwijl er ook veel vraag is naar propionzuur vanwege de antiseptische en antibacteriële eigenschappen.

Het werk van het team is erop gericht de hedendaagse milieu- en energie-uitdagingen aan te pakken en bij te dragen aan een circulaire economie. Het zal van nut zijn bij verder wetenschappelijk onderzoek, afvalbeheer en chemische productie.

"Ons fundamenteel onderzoek biedt een groene en duurzame oplossing om tegelijkertijd de plasticvervuiling terug te dringen en waardevolle chemicaliën uit afval te produceren voor een circulaire economie", aldus professor Qiao.

"Het zal een inspiratiebron zijn voor het rationele ontwerp van hoogwaardige fotokatalysatoren voor het gebruik van zonne-energie en zal de ontwikkeling van door zonne-energie aangedreven technologie voor het upcyclen van afval ten goede komen."

Meer informatie: Shuai Zhang et al., Fotokatalytische productie van ethyleen en propionzuur uit plastic afval door door titaniumdioxide ondersteunde atomair verspreide Pd-soorten, Wetenschappelijke vooruitgang (2023). DOI:10.1126/sciadv.adk2407. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk2407

Journaalinformatie: Wetenschappelijke vooruitgang

Aangeboden door Universiteit van Adelaide