I äventyrsklassikern Back to the Future, Emmett "Doc" Brown använder energi som genereras från skräp för att driva sin DeLorean -tidsmaskin. Men även om en tidsmaskin fortfarande kan vara långt borta, utsikterna att använda skräp för bränsle är inte alltför långt från verkligheten. Plast, särskilt, innehåller främst kol och väte, med liknande energiinnehåll som konventionella bränslen som diesel.

Plast är bland de mest värdefulla avfallsmaterialen - även om folk slänger dem, du skulle nog inte veta det. Det är möjligt att omvandla all plast direkt till användbara energiformer och kemikalier för industrin, med hjälp av en process som kallas "kallplasmapyrolys".

Pyrolys är en metod för uppvärmning, som sönderdelar organiska material vid temperaturer mellan 400 ℃ och 650 ℃, i en miljö med begränsat syre. Pyrolys används normalt för att generera energi i form av värme, el eller bränslen, men det kan vara ännu mer fördelaktigt om kall plasma införlivades i processen, för att återvinna andra kemikalier och material.

Fallet för kallplasmapyrolys

Kall plasmapyrolys gör det möjligt att omvandla plastavfall till väte, metan och eten. Både väte och metan kan användas som rena bränslen, eftersom de bara producerar minimala mängder skadliga föreningar som sot, oförbrända kolväten och koldioxid (CO₂). Och eten är den grundläggande byggstenen för de flesta plaster som används runt om i världen idag.

Som det står, 40% av plastavfall i USA och 31% i EU skickas till deponi. Plastavfall utgör också 10% till 13% av kommunalt fastavfall. Detta slöseri har enorma skadliga effekter på hav och andra ekosystem.

Självklart, att bränna plast för att generera energi är normalt mycket bättre än att slösa bort dem. Men bränning återvinner inte material för återanvändning, och om förhållandena inte är noggrant kontrollerade, det kan ha skadliga effekter på miljön, till exempel luftföroreningar.

I en cirkulär ekonomi - där avfall återvinns till nya produkter, snarare än att kastas - teknik som ger nytt liv åt avfall av plast kan omvandla problemet med att montera avfallsplast. Istället för att slösa bort plast, kallplasmapyrolys kan användas för att återvinna värdefulla material, som kan skickas direkt tillbaka till industrin.

Hur man återvinner plastavfall

I vår senaste studie testade vi effektiviteten av kallplasmapyrolys med plastpåsar, mjölk- och blekflaskor som samlats in av en lokal återvinningsanläggning i Newcastle, STORBRITANNIEN.

Vi fann att 55 gånger mer eten återvanns från [högdensitetspolyeten (HDPE)] - som används för att producera vardagliga föremål som plastflaskor och rör - med kall plasma, jämfört med konventionell pyrolys. Cirka 24% av plastvikten omvandlades från HDPE direkt till värdefulla produkter.

Plasmateknik har använts för att hantera farligt avfall tidigare, men processen sker vid mycket höga temperaturer på mer än 3, 000 ° C, och kräver därför ett komplext och energikrävande kylsystem. Processen för kallplasmapyrolys som vi undersökte fungerar vid bara 500 ℃ till 600 ℃ genom att kombinera konventionell uppvärmning och kallplasma, vilket innebär att processen kräver relativt mycket mindre energi.

Den kalla plasma, som används för att bryta kemiska bindningar, initiera och väcka reaktioner, genereras från två elektroder separerade med en eller två isolerande barriärer.

Kallplasma är unikt eftersom det huvudsakligen producerar heta (mycket energiska) elektroner - dessa partiklar är bra för att bryta ner de kemiska bindningarna av plast. Elektricitet för att generera kallplasma kan komma från förnybara energikällor, med de kemiska produkter som härrör från processen som används som en form av energilagring:där energin hålls i en annan form för att användas senare.

Fördelarna med att använda kall plasma framför konventionell pyrolys är att processen kan kontrolleras tätt, vilket gör det lättare att knäcka de kemiska bindningarna i HDPE som effektivt gör tunga kolväten från plast till lättare. Du kan använda plasma för att omvandla plast till andra material; väte och metan för energi, eller eten och kolväten för polymerer eller andra kemiska processer.

Bäst av alla, reaktionstiden med kall plasma tar sekunder, vilket gör processen snabb och potentiellt billig. Så, kallplasmapyrolys kan erbjuda en rad affärsmöjligheter för att förvandla något vi för närvarande slösar till en värdefull produkt.

Förenade kungariket kämpar för närvarande för att nå ett 50% hushållsåtervinningsmål för 2020. Men vår forskning visar en möjlig plats för plast i en cirkulär ekonomi. Med kall plasmapyrolys, det kan ännu vara möjligt att inse det verkliga värdet av plastavfall - och förvandla det till något rent och användbart.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.