Globalt återvinns bara cirka 20 % av plastavfallet. Att öka den siffran är fortfarande en utmaning eftersom ren återvinning av plast kan vara dyrt och vanligtvis producerar produkter med lägre värde, ofta gör det ekonomiskt olämpligt.

Den nya metoden från forskare vid RMIT University kan producera högvärdiga produkter från plast - kolnanorör och rent flytande bränsle - samtidigt som det återanvänder jordbruks- och organiskt avfall.

Teamets tvåstegsprocess, avslöjas i Journal of Environmental Management , omvandlar organiskt avfall till en kolrik och högvärdig form av träkol, använder sedan detta som en katalysator för att uppgradera plasten.

Ledande forskare docent Kalpit Shah sa att en återvinning av två massiva avfallsströmmar genom en cirkulär ekonomi skulle kunna ge betydande ekonomiska och miljömässiga fördelar.

"Vår metod är ren, kostnadseffektiv och lätt skalbar, " sa Shah.

"Det är en smart lösning för att omvandla både använt plast och organiskt avfall – oavsett om det är tonvis av biomassa från en gård eller matavfall och trädgårdsklipp från hushållens gröna papperskorgar.

"Vi hoppas att den här tekniken kan användas i framtiden av kommuner och kommuner för att hjälpa till att förvandla detta avfall till genuina intäktsströmmar.

"Med Australien förbjuder export av plastavfall från nästa år, det är viktigt att vi utforskar hållbara och kostnadseffektiva alternativ utöver återvinning.

"Att återanvända plast med egenodlad teknik skulle göra det möjligt för oss att dra största möjliga värde ur våra begränsade resurser och föra oss närmare en sann cirkulär ekonomi."

Plast ofantastiskt

Exporten av obearbetad enkelharts/polymerplast kommer att förbjudas från 1 juli, 2022, enligt nya australiensiska lagar utformade för att fasa ut export av plastavfall, papper, glas och däck.

Australiens nationella återvinningsmål är att 70 % av landets plastförpackningar ska återvinnas eller komposteras senast 2025, men en färsk rapport fann att bara 9,4 % av plasten återvanns 2017–2018.

Återvinning och ren energi är en av sex nationella prioriteringar i den federala regeringens moderna tillverkningsstrategi.

Högvärdiga nanomaterial

Den nya plaståtervinningsmetoden erbjuder ett hållbart alternativ för produktion av kolnanorör (CNT).

Dessa ihåliga, cylindriska strukturer har exceptionella elektroniska och mekaniska egenskaper, med tillämpningar inom ett brett spektrum av sektorer inklusive vätelagring, kompositmaterial, elektronik, bränsleceller och biomedicinsk teknik.

Kolnanorör är i växande efterfrågan, särskilt inom flyg och försvar, där de kan underlätta konstruktionen av lätta delar. Den globala marknaden för CNT har beräknats uppgå till 5,8 miljarder dollar år 2027.

Att förvandla gammalt till nytt

Den nya metoden börjar med att omvandla jordbruks- eller organiskt avfall till biokol – en kolrik form av träkol som ofta används för att förbättra markens hälsa.

Biokolen används för att eliminera giftiga föroreningar - såsom polycykliska aromatiska kolväten, känd som PAH – eftersom plastavfallet bryts ner i sina komponenter av gas och olja.

Processen eliminerar dessa föroreningar och omvandlar plast till flytande bränsle av hög kvalitet.

På samma gång, kolet i plasten omvandlas till kolnanorör, som belägger biokolen.

Dessa nanorör kan exfolieras för användning av olika industrier eller så kan den nanoförstärkta biokolen användas direkt för miljösanering och förstärkning av jordbruksmark.

Studien är den första som använder lågkostnad och allmänt tillgänglig biokol som en katalysator för att göra föroreningsfritt bränsle och kolnanomaterial av plast.

Schah, biträdande direktör (akademisk) för ARC Training Center for Transformation of Australias Biosolids Resource vid RMIT, sade medan studien bara undersökte en typ av plast, skulle tillvägagångssättet vara tillämpligt på en rad plasttyper.

"Vi fokuserade på polypropen eftersom detta används i stor utsträckning inom förpackningsindustrin, " han sa.

"Medan vi behöver göra ytterligare forskning för att testa olika plaster, eftersom kvaliteten på det producerade bränslet kommer att variera, Metoden vi har utvecklat är generellt lämplig för att återvinna alla polymerer – basingredienserna för all plast."

Hypereffektiv reaktor

Den experimentella studien i labbskala kan också replikeras i en ny typ av hypereffektiv reaktor som har utvecklats och patenterats av RMIT.

Reaktorn är baserad på fluidiserad bäddteknologi och erbjuder betydande förbättringar i värme- och massöverföring, för att minska de totala kapital- och driftskostnaderna.

Nästa steg för upcyclingforskningen kommer att involvera detaljerad datormodellering för att optimera metoden, följt av pilotförsök i reaktorn.

Teamet från RMIT's School of Engineering är angelägna om att samarbeta med plast- och avfallsindustrin för att främja forskningen och undersöka andra potentiella tillämpningar av upcyclingmetoden.