Även om plaståtervinning inte är ny vetenskap, nuvarande processer gör det inte ekonomiskt värt besväret - plastavfall "nedcyklas" till lägre kvalitet, mindre användbart material. Det är en utmaning som fortsätter att vara ett hinder för att tackla en växande global föroreningskris för engångsplaster.

Ett multiinstitutionellt team av forskare under ledning av det amerikanska energidepartementets Ames Laboratory har utvecklat en första katalysator i sitt slag som kan bearbeta polyolefinplaster som polyeten och polypropen, typer av polymerer som ofta används i saker som matkassar i plast, mjölkkannor, schampoflaskor, leksaker, och matbehållare. Processen resulterar i enhetlig, högkvalitativa komponenter som kan användas för att producera bränsle, lösningsmedel, och smörjoljor, produkter som har högt värde och som potentiellt kan göra dessa och andra använda plaster till en outnyttjad resurs.

"Vi har tagit ett stort steg framåt med det här arbetet, sade Aaron Sadow, en forskare vid Ames Laboratory och chef för Institutet för kooperativ återvinning av plast (iCOUP). "Vi antog att vi kunde låna från naturen, och efterlikna de processer genom vilka enzymer exakt bryter isär makromolekyler som proteiner och cellulosa. Det har vi lyckats med, och vi är glada över att fortsätta att optimera och utveckla denna process ytterligare."

Den unika processen bygger på nanopartikelteknologi. Ames Lab-forskaren Wenyu Huang designade en mesoporös kiseldioxidnanopartikel bestående av en kärna av platina med katalytiska aktiva platser, omgiven av långa kiseldioxidporer, eller kanaler, genom vilken de långa polymerkedjorna trär igenom till katalysatorn. Med denna design, katalysatorn kan hålla fast vid och klyva de längre polymerkedjorna till konsekventa, enhetliga kortare bitar som har störst potential att återanvändas till nya, mer användbara slutprodukter.

"Den här typen av kontrollerad katalysprocess har aldrig tidigare designats baserat på oorganiska material, "Huang, som är specialiserad på design av strukturellt väldefinierade nanokatalysatorer. "Vi kunde visa att den katalytiska processen är kapabel att utföra flera identiska dekonstruktionssteg på samma molekyl innan den släpps."

Ames Laboratorys solid state NMR-expert Fred Perras mätningar gjorde det möjligt för teamet att granska katalysatorns aktivitet i atomär skala, och bekräftade att de långa polymerkedjorna lätt rörde sig genom katalysatorporerna på ett sätt som liknar de enzymatiska processer som forskarna siktade på att efterlikna.

Forskningen diskuteras vidare i tidningen, "Katalytisk återcirkulation av högdensitetspolyeten via en processmekanism, " publicerad i Naturkatalys .