Engångsplast kan ha mer inneboende värde än du tror.

Forskare har utvecklat en ny metod för att cykla upp rikligt, till synes lågvärdig plast till flytande produkter av hög kvalitet, såsom motoroljor, smörjmedel, tvättmedel och till och med kosmetika. Upptäckten förbättrar också nuvarande återvinningsmetoder som resulterar i billiga, lågkvalitativa plastprodukter.

Den katalytiska metoden tjänar en en-två slag genom att ta bort plastföroreningar från miljön och bidra till en cirkulär ekonomi.

Northwestern University, Argonne National Laboratory och Ames Laboratory ledde det multinstitutionella teamet.

"Vårt team är glada över att ha upptäckt den här nya tekniken som hjälper oss att komma före den ökande frågan om ansamling av plastavfall, "sade Northwestern's Kenneth R. Poeppelmeier, som bidragit till forskningen. "Våra resultat har breda konsekvenser för att utveckla en framtid där vi kan fortsätta dra nytta av plastmaterial, men gör det på ett sätt som är hållbart och mindre skadligt för miljön och potentiellt människors hälsa. "

Poeppelmeier är Charles E. och Emma H. ​​Morrison professor i kemi vid Northwestern Weinberg College of Arts and Sciences, chef för Northwestern's Center for Catalysis and Surface Science och medlem i Northwestern's Program on Plastics, Ekosystem och folkhälsa.

Poeppelmeier ledde arbetet tillsammans med Aaron D. Sadow, en forskare vid avdelningen för kemiska och biologiska vetenskaper vid Ames Laboratory, och Massimiliano Delferro, gruppledare för Argonne National Laboratory's katalysprogram.

Studien publiceras den 23 oktober i tidningen ACS Central Science .

Plastproblemet

Varje år, 380 miljoner ton plast skapas över hela världen. Och när plastmarknaden fortsätter att öka, många analytiker förutspår att produktionen kan fyrdubblas år 2050. Mer än 75% av dessa plastmaterial kasseras efter en användning. Många av dem hamnar i våra hav och vattenvägar, skadar vilda djur och sprider toxiner.

"Det finns säkert saker vi kan göra som ett samhälle för att minska konsumtionen av plast i vissa fall, "Sadow sa." Men det kommer alltid att finnas fall där det är svårt att byta ut plast, så vi vill verkligen se vad vi kan göra för att hitta värde i avfallet. "

Medan plast kan smältas och bearbetas, denna typ av återvinning ger material med lägre värde som inte är så strukturellt starka som originalmaterialet. Exempel inkluderar nedcykling av plastflaskor till en gjuten parkbänk.

När den lämnas i naturen eller på deponier, plast bryts inte ner eftersom de har mycket starka kol-kolbindningar. Istället, de bryts upp i mindre plaster, känd som mikroplast. Vissa människor ser dessa starka band som ett problem, nordvästra, Argonne National Laboratory och Ames Laboratory team såg detta som en möjlighet.

"Vi försökte återvinna den höga energi som håller ihop dessa bindningar genom att katalytiskt omvandla polyetenmolekylerna till kommersiella produkter med mervärde, "Sa Delferro.

En katalytisk lösning

Katalysatorn består av platina nanopartiklar - bara två nanometer stora - deponerade på en perovskit nanokuber, som är cirka 50-60 nanometer stora. Teamet valde perovskit eftersom det är stabilt under höga temperaturer och tryck och ett exceptionellt bra material för energiomvandling.

För att sätta in nanopartiklar på nanokuberna, laget använde atomlageravsättning, en teknik utvecklad på Argonne som möjliggör exakt kontroll av nanopartiklar.

Under måttligt tryck och temperatur, katalysatorn klyvde plastens kol-kol-bindning för att producera flytande kolväten av hög kvalitet. Dessa vätskor kan användas i motorolja, smörjmedel eller vaxer eller vidare bearbetade för att göra ingredienser för tvättmedel och kosmetika. Detta står i kontrast till kommersiellt tillgängliga katalysatorer, som genererade produkter av lägre kvalitet med många korta kolväten, begränsar produkternas användbarhet.

Ännu bättre:Den katalytiska metoden producerade mycket mindre avfall i processen. Återvinningsmetoder som smälter plast eller använder konventionella katalysatorer genererar växthusgaser och giftiga biprodukter.