Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Kemister vid Cornell University har upptäckt ett sätt att använda ljus och syre för att omvandla polystyren - en typ av plast som finns i många vanliga föremål - till bensoesyra, en produkt som finns i lager i grund- och gymnasielaboratorier och som även används i dofter, konserveringsmedel för livsmedel, och andra överallt förekommande produkter.
Äggkartonger i frigolit, cd-fodral i hårdplast, röda dricksmuggar och många andra vanliga produkter är sammansatta av polystyren, som utgör en tredjedel av deponiavfallet i världen.
Ett team ledd av Erin Stache, biträdande professor i kemi och kemisk biologi vid Cornell, fann att reaktionen till och med kan ske i ett soligt fönster.
Deras artikel, "Chemical Upcycling of Commercial Polystyrene via Catalyst-Controlled Photooxidation" publicerad i Journal of the American Chemical Society .
I linje med hennes labbs uppdrag att tackla miljöproblem genom kemi, är den nya processen mild, klimatvänlig och skalbar till kommersiella avfallsströmmar, sa Stache.
Dessutom är processen tolerant mot tillsatser som är inneboende i ett flöde av konsumentavfall, inklusive smuts, färgämnen och andra typer av plast.
Förra sommaren körde Staches labb några nedbrytningsexperiment i ett soligt fönster; på en plats med starkt solljus året runt, kan reaktionen ske utomhus.
"Fördelen med att använda ljus är att du kan få utsökt kontroll över den kemiska processen baserat på några av de katalysatorer vi har utvecklat för att utnyttja det vita ljuset. Om vi kan använda solljus för att driva processen är det en win-win", Stache sade, och noterade att befintlig polymeråtervinning kräver uppvärmning av en polymer för smältning och bearbetning, vilket vanligtvis kräver fossilt bränsle.
För att testa processens tolerans mot andra material blandade med PS-plasten använde forskarna flera produkter, allt från förpackningsmaterial till kaffekoppslock.
De fann att tre föremål - ett vitt kaffekoppslock, frigolit och ett klart lock - bröts ned effektivt. Ett svart kaffekoppslock försämrades mindre effektivt, möjligen för att de svarta färgämnena hämmar ljusinträngning, sa Stache.
"Dessa resultat tyder på att vårt system effektivt skulle kunna bryta ner kommersiella prover av PS, även med ytterligare kompositmaterial och olösligt material", sa hon.
För att demonstrera skalbarhet och potentiell kommersiell tillämpning skapade forskarna en uppställning med två sprutpumpar och två LED-lampor i en 3D-printad fotoreaktor. Effektiviteten i nedbrytningsprocessen i stor skala var liknande den i små partier.
"Om vi kan göra processen ännu mer effektiv kan vi fundera på hur vi ska kommersialisera den och använda den för att hantera avfallsströmmar," sa Stache. + Utforska vidare
