Mobilfodral tillverkad med 3D-utskrift, använder återvunnen plast. Kredit:Copyright:AG Mecking, Universitetet i Konstanz
Plast är ett av de mest använda materialen, och de är viktiga komponenter i all modern teknik. Än så länge, det har varit möjligt att återvinna dessa värdefulla material endast i begränsad omfattning. För att kunna erbjuda nya lösningar, kemister från professor Stefan Meckings grupp vid universitetet i Konstanz utvecklade en mer hållbar metod för att kemiskt återvinna polyetenliknande plast. Forskarna använder "brytpunkter" på molekylär nivå för att demontera plasten tillbaka till dess molekylära komponenter.
Den nya metoden fungerar utan extremt höga temperaturer, är därför mer energieffektiv och har en betydligt högre återvinningsgrad (ca 96 procent av utgångsmaterialet) än etablerade processer. Dessa resultat publiceras den 17 februari 2021 i den vetenskapliga tidskriften Natur .
Mekanisk återvinning vs kemisk återvinning
"Den direkta återanvändningen av plast hämmas ofta av det faktum att, i praktiken, mekanisk återvinning fungerar endast i begränsad omfattning – eftersom plasten är förorenad och blandad med tillsatser, som försämrar egenskaperna hos de återvunna materialen, " förklarar Stefan Mecking.
"Kemisk återvinning" är ett alternativ:Via en kemisk process, använd plast bryts ner till sina molekylära byggstenar, som sedan kan omvandlas till ny plast.
Begränsningar av kemisk återvinning av polyeten
Specifikt när det gäller polyeten – den mest använda plasten – är kemisk återvinning svår. På molekylär nivå, plast består av långa molekylkedjor. "Polymerkedjor av polyeten är mycket stabila och kan inte lätt vändas tillbaka till små molekyler, " förklarar Stefan Mecking. Temperaturer över 600° Celsius krävs, gör proceduren energikrävande. På samma gång, återvinningsgraden är begränsad (i vissa fall, till mindre än tio procent av utgångsmaterialet).
Mobilfodral tillverkad med 3D-utskrift, använder återvunnen plast. Kredit:Copyright:AG Mecking, Universitetet i Konstanz
Hur kemisk återvinning av polyeten kan göras mer hållbar
Stefan Mecking och hans team rapporterar om en metod som gör en mer energieffektiv kemisk återvinning av polyetenliknande plaster möjlig, tillsammans med en mycket hög återvinningsgrad på cirka 96 procent av utgångsmaterialen. Att göra så, kemisterna använde "brytpunkter" på molekylär nivå som möjliggjorde en dekonstruktion av kedjan till mindre molekylära byggstenar. "Nyckeln för vår metod är polymerer med en låg densitet av förutbestämda brottpunkter i polyetenkedjan, så att den kristallina strukturen och materialegenskaperna inte äventyras, Stefan Mecking förklarar, lägga till, "Denna typ av material är också mycket lämplig för 3D-utskrift."
Mobilfodral tillverkad med 3D-utskrift, använder återvunnen plast. Kredit:Copyright:AG Mecking, Universitetet i Konstanz
Meckings forskargrupp demonstrerade denna kemiska återvinning på polyetenliknande plaster baserade på växtolja. Återvinningssteget kräver temperaturer på endast cirka 120 grader. Vidare, kemisterna utförde även denna återvinningsmetod på blandad plast eftersom de förekommer i avfallsströmmar. De återvunna materialens egenskaper är i nivå med utgångsmaterialets. "Återvinningsbarhet är en viktig aspekt för framtida teknologier baserade på plast. Att återanvända sådana värdefulla material så effektivt som möjligt är vettigt. Med vår forskning vill vi bidra till att göra kemisk återvinning av plast mer hållbar och effektiv, " avslutar Mecking.
