Afval in grondstof veranderen: hoe zonlicht plastic in azijnzuur verandert
Onderzoekers gebruiken zonlicht om plastic om te zetten in azijnzuur. Het proces werkt op kamertemperatuur, vereist alleen water - en zou zelfs microplastics in watermassa's kunnen afbreken.
Plastic afval is een van de hardnekkigste milieuproblemen van onze tijd. Elk jaar belanden miljoenen tonnen plastic in de bodem, rivieren en oceanen, waarvan een deel afbreekt tot microplastics en nu weer opduikt in drinkwater en voedsel. Een team van de Universiteit van Waterloo in Ontario, Canada, heeft nu een proces ontwikkeld dat dit afval niet simpelweg afbreekt, maar omzet in een industrieel waardevolle stof: Azijnzuur.
Het basisidee klinkt verbazingwekkend eenvoudig. Zonlicht valt op een speciale katalysator, die vervolgens chemische reacties in gang zet die plastic ketens afbreken en omzetten in azijnzuur. Geen hogedrukoven, geen verbranding, geen fossiele energie. De reactie vindt plaats bij kamertemperatuur en onder normale druk. Licht wordt gebruikt als energiebron - zowel kunstmatig als echt zonlicht in het experiment.
Een katalysator gemodelleerd naar paddenstoelen
Het middelpunt van het systeem is een ongebruikelijke ijzerkatalysator. Het team ontwikkelde een bio-geïnspireerde cascade fotokatalyse met ijzeratomen ingebed in koolstofnitride. Dit werkt op een vergelijkbare manier als hoe bepaalde soorten schimmels organische stoffen afbreken met behulp van enzymen. Dit cascadeprincipe houdt in dat verschillende reactiestappen direct na elkaar plaatsvinden in hetzelfde systeem. De reactor verwerkt tussenproducten onmiddellijk en verwijdert ze niet.
Wanneer zonlicht het systeem raakt, worden er in eerste instantie zeer reactieve hydroxylradicalen geproduceerd. Deze vallen de lange kunststofketens aan en breken ze af in kleinere componenten. Hierbij ontstaan onder andere CO₂-tussenproducten. In de volgende stap gebruikt dezelfde katalysator deze tussenproducten en zet ze verder om. Het eindresultaat is azijnzuur.
getest met de meest voorkomende alledaagse kunststoffen
Het proces werkt met een hele reeks materialen die je in het dagelijks leven tegenkomt. Het team heeft het proces met succes getest met polyethyleen (PE), polyethyleentereftalaat (PET), polypropyleen (PP) en polyvinylchloride (PVC). De opbrengst varieerde en was het beste met PVC.
Bijzonder belangrijk: het werkt ook met gemengde kunststofstromen. In de praktijk wordt afval zelden gemengd. Dit vergroot de kans op later gebruik aanzienlijk.
Azijnzuur: veel meer dan keukenazijn
Het eindproduct klinkt op het eerste gezicht weinig spectaculair, maar is eigenlijk een gewilde industriële grondstof. De voedingsindustrie gebruikt azijnzuur als conserveermiddel, het is een grondstof voor kunststoffen en oplosmiddelen en speelt ook een rol in energiesystemen. Wereldwijd bedraagt het jaarlijkse productievolume enkele miljoenen tonnen.
Tot nu toe produceerde de industrie azijnzuur bijna uitsluitend uit fossiele grondstoffen. Het proces van Waterloo zou deze cyclus omkeren: Er wordt een waardevolle grondstof gemaakt uit plastic afval en zonlicht zonder extra CO₂ uit te stoten in het proces.
Directe bestrijding van microplastics in water
De reactie vindt plaats in het water, wat betekent dat plasticvervuiling in waterlichamen bijzonder efficiënt bestreden zou kunnen worden. In plaats van microplastics er alleen mechanisch uit te filteren - wat tijdrovend en onvolledig is - zou deze aanpak de deeltjes chemisch afbreken op moleculair niveau.
Bron: University of Waterloo
De stabiliteit van de katalysator werd ook getest. Volgens het onderzoek bleven de ijzeratomen stevig verankerd in het materiaal en lieten ze niet los.
nog steeds een laboratorium, maar met een helder perspectief
Voordat je je een door zonne-energie aangedreven plastic-naar-azijn reactor op je dak voorstelt, het team is nog in het laboratoriumstadium, maar kan zich voorstellen dat deze aanpak kan worden aangepast voor schaalbare, door zonne-energie aangedreven recycling en milieusanering. De onderzoekers hebben al laten zien dat gerichte verbeteringen aan het reactorontwerp en de materialen de opbrengst aanzienlijk kunnen verhogen.
Het proces lost het plasticprobleem nog niet op wereldschaal op - daarvoor zijn verdere ontwikkeling, investeringen en politieke wil nodig. Wat het wel laat zien is dat plastic afval geen doodlopende weg hoeft te zijn. Met de juiste katalysator en licht van de zon kan het een bronmateriaal worden voor iets nuttigs.
Mijn interesses zijn gevarieerd, ik geniet gewoon graag van het leven. Altijd op zoek naar nieuws over darten, gamen, films en series.
Van de nieuwe iPhone tot de wederopstanding van de mode uit de jaren 80. De redactie categoriseert.
Alles tonen