Om du trodde att de tunna matkassarna av engångsplast representerade det mesta av vårt plastavfallsproblem, Tänk om. Den mängd plast som världen slänger varje år skulle kunna återuppbygga Mingdynastins kinesiska mur – cirka 3, 700 mil lång.

Under de sex decennier som plast har tillverkats för kommersiellt bruk, mer än 8,3 miljarder ton har producerats. Plast är lätt, mångsidig, billiga och nästan oförstörbara (så länge de inte blir för varma). Dessa egenskaper gör dem otroligt användbara i ett enormt utbud av applikationer som inkluderar sterila livsmedelsförpackningar, energieffektiva transporter, textilier och medicinsk skyddsutrustning. Men deras oförstörbara natur kostar. De flesta av dem sönderfaller extremt långsamt i miljön – i storleksordningen flera hundra år – där de skapar en global epidemi av plastskräp. Dess konsekvenser för människors och ekosystemens hälsa är fortfarande ofullständigt kända, men är potentiellt betydelsefulla.

Jag är en kemist med erfarenhet av att designa processer för tillverkning av plast, och jag blev intresserad av att använda plast som en stor, outnyttjad resurs för energi och material. Jag undrade om vi kunde förvandla plastavfall till något mer värdefullt för att hålla det borta från deponier och den naturliga miljön.

Ett nytt sätt att använda plastavfall

Plast tillverkas genom att stränga ihop ett stort antal små, kolbaserade molekyler på en nästan oändlig mängd olika sätt att skapa polymerkedjor.

För att återanvända dessa polymerer, återvinningsanläggningar kan, i princip, smälta och omforma dem, men plastens egenskaper tenderar att försämras. De resulterande materialen är nästan aldrig lämpliga för sin ursprungliga användning, även om de kan användas för att göra saker av lägre värde som plastvirke. Resultatet är en mycket låg effektiv återvinningsgrad.

Ett nytt tillvägagångssätt går ut på att bryta ner de långa kedjorna till små molekyler igen. Utmaningen är hur man gör detta på ett exakt sätt.

Eftersom processen att göra kedjorna i första hand frigör mycket energi, Att vända det kräver att man lägger till en stor mängd energi igen. Generellt innebär det att man värms upp materialet till en hög temperatur – men uppvärmning av plast gör att sakerna förvandlas till en otäck röra. Det slösar också mycket energi, vilket innebär mer utsläpp av växthusgaser.

Mitt team på UC Santa Barbara, arbeta med kollegor vid University of Illinois Urbana-Champaign och Cornell, upptäckte ett rent sätt att förvandla polyeten till användbara mindre molekyler.

Polyeten är en av världens mest användbara och mest använda plasttyper. Det är också en av de största bidragsgivarna till plastavfall. Det representerar en tredjedel av de nästan 400 miljoner ton plast som världen tillverkar varje år, för ändamål som sträcker sig från steril mat och medicinsk förpackning, vattentäta filmer och beläggningar, kabel- och trådisolering, byggmaterial och vattenrör, till slitstarka höft- och knäbyten och till och med skottsäkra västar.

Hur den nya processen fungerar

Processen vi har utvecklat kräver inte höga temperaturer, men beror istället på små mängder av en katalysator som innehåller en metall som tar bort lite väte från polymerkedjan. Katalysatorn använder sedan detta väte för att skära av bindningarna som håller ihop kolkedjan, göra mindre bitar.

Nyckeln är att använda vätet så snart det bildas så att kedjeklippningen ger energin för att göra mer väte. Denna process upprepas många gånger för varje kedja, omvandla den fasta polymeren till en vätska.

Hackningen saktar ner naturligt när molekylerna når en viss storlek, så det är lätt att förhindra att molekylerna blir för små. Vi kan återvinna den värdefulla vätskan innan den förvandlas till mindre användbara gaser.

En majoritet av molekylerna i den återvunna vätskan är alkylbensener, som är användbara som lösningsmedel och lätt kan omvandlas till tvättmedel. Den globala marknaden för denna typ av molekyler är cirka 9 miljarder USD årligen.

Att förvandla plastavfall till värdefulla molekyler kallas upcycling. Även om vår studie representerade en demonstration i liten skala, en preliminär ekonomisk analys tyder på att den lätt skulle kunna anpassas till att bli en mycket större process under de närmaste åren. Att hålla plast borta från miljön genom att återanvända den på ett sätt som är ekonomiskt vettigt är en win-win.

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