Forskare vid King's College London har utvecklat en innovativ lösning för återvinning av engångsbioplaster som vanligtvis används i engångsartiklar som kaffekoppar och matbehållare.

Den nya metoden för kemisk återvinning, publicerad i Cell Reports Physical Science , använder enzymer som vanligtvis finns i biologiska tvättmedel för att "depolymerisera" - eller bryta ner - deponibunden bioplast. Genom att snabbt omvandla föremålen till lösliga fragment inom bara 24 timmar, uppnår processen full nedbrytning av den bioplastiska polymjölksyran (PLA). Tillvägagångssättet är 84 gånger snabbare än den 12 veckor långa industriella komposteringsprocessen som används för återvinning av bioplastmaterial.

Denna upptäckt erbjuder en utbredd återvinningslösning för PLA-plaster för engångsbruk, eftersom teamet av kemister på King's fann att bioplasterna på ytterligare 24 timmar vid en temperatur på 90°C bryts ner till sina kemiska byggstenar. När de omvandlats till monomerer – enstaka molekyler – kan materialen omvandlas till lika högkvalitativ plast för flera återanvändning.

Problemet med "grön" plast

De nuvarande takterna för plastproduktion överträffar vår förmåga att göra sig av med den på ett hållbart sätt. Enligt Environmental Action beräknas det att bara under 2023 hamnade mer än 68 miljoner ton plast globalt i naturliga miljöer på grund av obalansen mellan de enorma mängderna plast som produceras och vår nuvarande förmåga att hantera och återvinna plast i slutet av sin liv. En färsk OECD-rapport förutspådde att mängden plastavfall som produceras över hela världen är på väg att nästan tredubblas till 2060, med ungefär hälften som hamnar på deponi och mindre än en femtedel återvinns.

Medan bioplaster – som härrör från biologiska källor som majsstärkelse, kassava eller sockerrör – ses som ett mer hållbart val av konsumenter, är nuvarande metoder för bioplastproduktion dyra och konkurrerar med livsmedelsbaserat jordbruk om användningen av mark. Samtidigt är mekaniska återvinningsmetoder ineffektiva, genererar CO₂ och är oförmögna att producera återanvändbara material av hög kvalitet. Dessa "gröna" plaster hamnar i första hand på deponi efter bara en användning, vilket får många återförsäljare att återgå till att använda olja och fossilbaserade material.

Den hastighet med vilken bioplasterna bryts ned med denna nya metod skulle kunna revolutionera plastproduktionen och erbjuda en effektiv, skalbar och hållbar plan för återvinning av engångsbioplaster. Ett betydande genombrott i återvinningsbarheten av engångsbioplaster, forskningen öppnar möjligheten för en hållbar, cirkulär ekonomi som slår ut produktionen av fossilbaserad plast och tar itu med den enorma mängd plastavfall som hamnar i deponier och naturliga miljöer. .

Dr Alex Brogan, lektor i kemi vid King's College London, sa:"Inspirationen till detta projekt kom från ett problem med bioplaster som används i medicinska och kirurgiska produkter som försämras i kroppen. Vi har vänt problemet och tillämpat det på frågan om återvinning av engångsbioplaster som vi använder i vårt dagliga liv med hjälp av ett vanligt enzym som finns i biologiskt tvättmedel. Att kunna utnyttja biologin för att leverera hållbara lösningar genom kemi gör att vi kan börja tänka på avfall som en resurs så att vi kan flytta. bort från olja och andra icke-förnybara källor för att skapa de material vi behöver för det moderna livet."

Forskarna utökar nu sin forskning för att förbättra återvinningen av andra vanliga och massproducerade plaster, såsom de som används i engångsvattenflaskor, film- och arkplastförpackningar och kläder.

Susana Meza Huaman, Ph.D. forskare på projektet vid King's College London, sa:"Vår forskning markerar det första steget i att utveckla ny teknik inom avfallshantering för återvinning av bioplaster som är av samma kvalitet som den jungfruliga produkten. Fram till nu har detta varit en stor utmaning inom plaståtervinning, eftersom bioplaster är gjorda av biologiska material, är de inte alla komposterbara och de flesta nuvarande återvinningsmetoder är ineffektiva påskyndar nedbrytningen av bioplast avsevärt, vilket gör att de kan återvinnas och återanvändas."

Mer information: Susana M. Meza Huaman et al., En allmän väg till omstrukturering av hydrolytiska enzymer mot plastisk nedbrytning, Cell Reports Physical Science (2024). DOI:10.1016/j.xcrp.2024.101783

Journalinformation: Cell Reports Physical Science

Tillhandahålls av King's College London