Det stora problemet med plast är att även om de håller länge, de flesta kastas efter bara en användning. Eftersom plast uppfanns på 1950 -talet, cirka 8, 300 miljoner ton (Mt) har gjorts, men över hälften (4, 900 Mt) finns redan på deponi eller har gått förlorad för miljön. Bara 2010, uppskattningsvis 4,8 till 12,7 Mt gick ut i haven.

Endast en liten del av de hundratals typerna av plast kan återvinnas med konventionell teknik. Men det finns andra saker vi kan göra för att återanvända plast efter att de har tjänat sitt ursprungliga syfte. Min undersökning, till exempel, fokuserar på kemisk återvinning, och jag har undersökt hur livsmedelsförpackningar kan användas för att skapa nya material som kablar för el.

Vid kemisk återvinning använder du beståndsdelarna för att tillverka nya material. All plast är gjord av kol, väte och ibland syre. Mängderna och arrangemangen för dessa tre element gör varje plast unik. Eftersom plast är mycket rena och högraffinerade kemikalier, de kan brytas ned i dessa element och sedan sammanfogas i olika arrangemang för att tillverka högvärdiga material som kolnanorör. I teorin, de enda sidoprodukterna från att göra detta bör vara syre och väte.

Kolnanorör är små molekyler med otroliga fysiska egenskaper. Tänk på en bit kycklingtråd insvept i en cylinder. Så här ser strukturen ut av en kolnanorör. När kol är ordnat så här kan det leda både värme och elektricitet. Dessa två olika energiformer är var och en mycket viktiga för att kontrollera och använda i rätt mängd, beroende på dina behov.

För vår nya studie, vi tog plast - särskilt svart plast, som vanligtvis används som förpackning för färdigmat och frukt och grönsaker i stormarknader, men kan inte lätt återvinnas - och avlägsna kolet från dem, byggde sedan nanorörsmolekyler nedifrån och upp med hjälp av kolatomerna.

Nanorör är 80, 000 gånger tunnare än ett människohår, i själva verket är de nästan lika tunna som DNA -strängar. Men att vara gjord av kol-kolbindningar ger dem också diamantliknande styrka. De är så starka att de anses vara det idealiska materialet för en föreslagen rymdhiss.

Nanorör har redan använts för att göra ledande filmer på pekskärmar, och deras smidighet har också gjort dem idealiska för flexibel elektronik. De har också använts för att utveckla tyger som skapar energi när du rör dig, och NASA har använt dem för att förhindra elektriska stötar på Juno -rymdfarkosten. Dessutom, de användes nyligen för att skapa antenner för 5G -nätverk.

Ny användning för nanorör

Vi har specifikt tillverkat kolnanorör eftersom de kan användas för att lösa problemet med överhettning och fel på elkablar. Över hela världen går cirka 8% av elen förlorad vid överföring och distribution. Det kanske inte verkar så mycket, men det är lågt eftersom elkablarna är korta, vilket innebär att kraftverk måste vara nära den plats där el används, annars går energin förlorad vid överföring. Många långdistanskablar (som är gjorda av metaller) kan inte fungera med full kapacitet eftersom de skulle överhettas och smälta. Detta är ett verkligt problem för en framtida förnybar energi med vind eller sol, eftersom de bästa platserna är långt ifrån där människor bor.

Jag har ägnat flera år åt att lära mig vad som är viktigt för att få den bästa elektriska prestandan från koltrådar. För att göra detta specialiserade jag mig först på att skapa nanorör av högsta kvalitet med de mest lämpliga metoderna för att göra ledaren bäst. Jag kartlade de bästa reaktionsförhållandena som gav oss möjligheten att använda svart plast som råvara.

Nu har vi kunnat använda nanorör för att överföra elektricitet till en glödlampa i en liten demonstratormodell. På sikt planerar jag att göra högkvalitativa kolkablar med hjälp av plastmaterial. Och jag arbetar för närvarande med att förbättra nanorörsmaterialets elektriska prestanda och öka effekten, så de är redo för storskalig distribution de närmaste tre åren.

Håller mig till mitt motto "inget kol kvar" utvecklar vi också nyhetssätt för att snabbt och ekonomiskt konvertera plast med denna kemiska återvinningsmetod. Varje kol som slipper vår process är en förlust för oss, och kan vara en förorening. Så vi strävar efter att hålla detta till ett absolut minimum genom att fånga kolet efter varje steg med hjälp av kemiska skrubber för att fånga upp kol från avgaserna så att det kan cyklas upp och om igen, tills vi har använt så mycket av det ursprungliga kolet som fysiskt möjligt.

Vi tittar också på att använda andra former av kolavfall för att tillverka nanomaterial. Plast är ett känt problem, men det finns massor av andra kolmaterial som däck, papper, målar, lösningsmedel, och köldmedier som inte alltid har en livslängdsplan. Plastproblemet växer i takt med plastanvändning, med endast en mycket liten mängd av dem återanvändas. Men vår forskning visar att vi kan använda dagens problem för att göra morgondagens material.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.