Ett internationellt team av experter som bedriver grundforskning har utvecklat ett sätt att använda polyetenavfall (PE) som råvara och omvandlat det till värdefulla kemikalier, via ljusdriven fotokatalys.
University of Adelaides professor Shizhang Qiao, ordförande för nanoteknologi, och direktör, Center for Materials in Energy and Catalysis, vid School of Chemical Engineering, ledde teamet som publicerade sina resultat i tidskriften Science Advances .
"Vi har återcirkulerat polyetenplastavfall till eten och propionsyra med hög selektivitet med hjälp av atomärt dispergerade metallkatalysatorer", säger professor Qiao.
"En oxidationskopplad fotokatalysmetod vid rumstemperatur användes för att omvandla avfallet till värdefulla produkter med hög selektivitet. Nästan 99 % av den flytande produkten är propionsyra, vilket lindrar problemen förknippade med komplexa produkter som sedan kräver separation. Förnybar solenergi var används snarare än industriella processer som förbrukar fossilt bränsle och släpper ut växthusgaser."
"Denna avfall-till-värde-strategi implementeras i första hand med fyra komponenter, inklusive plastavfall, vatten, solljus och giftfria fotokatalysatorer som utnyttjar solenergi och ökar reaktionen. En typisk fotokatalysator är titandioxid med isolerade palladiumatomer på sin yta. "
Det mesta av plasten som används idag hamnar i slutändan och kasseras och samlas på deponier. PE är den mest använda plasten i världen. Dagliga livsmedelsförpackningar, shoppingkassar och reagensflaskor är alla gjorda av PE. Det är också den största andelen av allt plastavfall och hamnar i första hand på deponier, vilket utgör ett hot mot den globala miljön och ekologin.
"Plastavfall är en outnyttjad resurs som kan återvinnas och bearbetas till ny plast och andra kommersiella produkter", säger professor Qiao.
"Katalytisk återvinning av PE-avfall är fortfarande i tidig utveckling och är praktiskt taget utmanande på grund av kemisk tröghet hos polymerer och sidoreaktioner som härrör från strukturella komplexiteter hos reaktantmolekyler."
Nuvarande kemisk återvinning för PE-avfall drivs vid höga temperaturer över 400°C som ger komplexa produktsammansättningar.
Eten är ett viktigt kemiskt råmaterial som kan vidarebearbetas till en mängd olika industriella och dagliga produkter, medan propionsyra också är mycket efterfrågad på grund av dess antiseptiska och antibakteriella egenskaper.
Teamets arbete syftar till att ta itu med samtida miljö- och energiutmaningar, vilket bidrar till en cirkulär ekonomi. Det kommer att vara användbart i ytterligare vetenskaplig forskning, avfallshantering och kemisk tillverkning.
"Vår grundforskning ger en grön och hållbar lösning för att samtidigt minska plastföroreningar och producera värdefulla kemikalier från avfall för en cirkulär ekonomi", säger professor Qiao.
"Det kommer att inspirera till den rationella designen av högpresterande fotokatalysatorer för solenergianvändning och gynna utvecklingen av soldriven teknik för återvinning av avfall."
Mer information: Shuai Zhang et al., Fotokatalytisk produktion av eten och propionsyra från plastavfall av titandioxidstödda atomärt spridda Pd-arter, Science Advances (2023). DOI:10.1126/sciadv.adk2407. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk2407
Journalinformation: Vetenskapens framsteg
Tillhandahålls av University of Adelaide
