Världen drunknar i plast. Cirka 60 % av de fler än 8, 700 miljoner ton plast som någonsin tillverkats används inte längre, istället suttit mest på soptipp eller släppts ut i miljön. Det motsvarar över 400 kg plastavfall för var och en av de 7,6 miljarder människor på planeten.

En anledning till detta är att många plaster inte är återvinningsbara i vårt nuvarande system. Och även de som är återvinningsbara går fortfarande till deponi så småningom.

Plast kan inte återvinnas i det oändliga, åtminstone inte med traditionella tekniker. De flesta får bara ett nytt liv innan de hamnar i jorden, havet eller en förbränningsugn. Men det finns hopp i en annan form av återvinning som kallas kemisk återvinning.

Traditionell fysisk eller mekanisk återvinning maler vanligtvis ner plast till mindre delar som sedan blandas och formas ihop för att skapa plastprodukter av lägre kvalitet. Kemisk återvinning, å andra sidan, bryter ner plasten till molekylär nivå, tillgängliggörande av "plattformsmolekyler" som sedan kan användas för att göra andra material. Det är tidiga dagar för denna idé men, i princip, det kan öppna upp en hel rad möjligheter.

Plast är en bred klassificering av material som kallas polymerer, som är gjorda av små "monomer" byggstensmolekyler som mestadels består av kol och väte. Utmaningen med att kemiskt återvinna plast innebär att hitta rätt tekniker för att bryta ner och rekonstruera materialet till en mängd olika slutprodukter samtidigt som avfallet minimeras.

Allt detta måste göras på en produktiv, ekonomisk, storskaligt och koldioxidneutralt sätt. Den slutliga lösningen bör skapa mindre skada än problemet den försöker lösa.

Monomererna som utgör plast kan ha en mängd olika former och storlekar:vissa är raka linjer, några är grenade och några har ringar. Sättet som de binds samman avgör plastens materialegenskaper, inklusive hur lätt det är att bryta ner dem, deras smälttemperaturer och så vidare.

I de mest enkla termer, Att bryta kemiska bindningar är en fråga om energi. Plast är till stor del mycket stabila material så de behöver i allmänhet en hel del energi för att bryta ner dem, vanligtvis i form av värme för att orsaka en process som kallas pyrolys. Du kan ha mer exakt kontroll över haveriet med hjälp av rätt katalysator, ett material som utlöser den kemiska reaktionen från en specifik plats i polymerkedjan.

Ett exempel på en katalysator är den typ av biologisk molekyl som kallas ett enzym. Dessa förekommer i levande organismer och spelar en viktig roll i processer i kroppen såsom matsmältning. Det finns upp till 50 kända "plastivore" mikroorganismer som kan smälta plast eftersom de innehåller enzymer som hjälper till att bryta ner den.

Men att använda dessa naturliga processer kan vara utmanande eftersom du måste hålla de biologiska organismerna vid liv, så de kräver mycket specifika förhållanden som temperatur och pH-nivåer, och de tar ofta lång tid att slutföra processen. Dock, med mer forskning kan de komma att användas kommersiellt i framtiden.

Andra katalysatorer kan fungera ganska snabbt. Till exempel, mina kollegor och jag har visat att det är möjligt att använda nanopartiklar av järn för att hjälpa till att förvandla svart plast (en av de svåraste typerna att återvinna) till kolnanorör på några ögonblick. Vi kunde sedan använda detta nya material för att bygga elektriska komponenter som datakablar för att överföra information till ett högtalarsystem för att spela musik.

Nya tekniker

Det finns en global ansträngning inom detta växande område för att utveckla nya tekniker. Forskning har visat att du kemiskt kan återvinna gammal matolja (en naturlig polymer) till ett biologiskt nedbrytbart harts för användning i 3D-skrivare. Andra avfallsmaterial som mat, gummi och plast kan användas för att snabbt producera grafen (en enatoms tjock form av kol). Forskare har också utvecklat ett sätt att upprepade gånger återvinna bioplast istället för att låta dem långsamt brytas ned och släppa ut koldioxid.

Kemisk återvinning kan komplettera mekanisk återvinning, speciellt för problemmaterial vid fysisk återvinning som tunnfilm och mikroplast. Dessa fastnar i slipmaskineriet på grund av sin ringa storlek och styrka, får hela systemet att fastna, sakta ner eller till och med stanna helt och behöver rengöras. Sliparna kan inte fungera på tunna filmer, än mindre mikroplastmaterial som är hundratals gånger mindre.

Många av dessa tekniker har demonstrerats i laboratoriet och det finns flera företag som nu gör detta på kommersiell nivå. Dessa processer tar tid, expertis och pengar. Men tills vi slutar använda plast är detta ett växande utrymme för investeringar för att utveckla en cirkulär koldioxidekonomi tack vare användningen av kemisk återvinning av plast.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.