Dünya atık plastikle çalkalanıyor. Rüzgar onu herkesin mülkü boyunca esiyor. Değeri o kadar düşük ki, geri dönüşüm çabasını %10’un üzerine çıkaracak iyi bir program yok.
Pek çok Amerikalı görev bilinciyle plastik çöplerini her hafta uygun çöp kutularına atsa da, esnek filmler, çok katmanlı malzemeler ve çok sayıda renkli plastik dahil olmak üzere bu malzemelerin çoğu , geleneksel mekanik geri dönüşüm yöntemleri kullanılarak geri dönüştürülemez.
Sonunda, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki plastiğin yalnızca yaklaşık yüzde 9’u, genellikle düşük değerli ürünlerde yeniden kullanılıyor. Ancak yeni bir teknikle Wisconsin-Madison Üniversitesi kimya mühendisleri, düşük değerli atık plastiği yüksek değerli ürünlere dönüştürüyor.
Yeni Teknik Nasıl Çalışıyor?
Science dergisinin 11 Ağustos 2023 tarihli sayısında açıklanan yeni yöntem, plastik geri dönüşümü için ekonomik teşvikleri artırabilir ve yeni plastik türlerinin geri dönüşümüne kapı açabilir. Araştırmacılar, yöntemlerinin ayrıca bu endüstriyel kimyasalların geleneksel üretiminden kaynaklanan sera gazı emisyonlarını kabaca yüzde 60 oranında azaltabileceğini tahmin ediyor.
Yeni teknik, birkaç mevcut kimyasal işleme tekniğine dayanıyor. Birincisi, plastiklerin oksijensiz bir ortamda yüksek sıcaklıklara ısıtıldığı pirolizdir. Sonuç, çeşitli bileşiklerin sıvı bir karışımı olan piroliz yağıdır. Piroliz yağı, büyük miktarlarda olefin içerir – çeşitli polyester türleri, yüzey aktif maddeler, alkoller ve karboksilik asitler dahil olmak üzere günümüzün kimyasallarının ve polimerlerinin merkezi bir yapı taşı olan bir basit hidrokarbon sınıfı.
Buhar parçalama gibi mevcut enerji yoğun işlemlerde, kimya üreticileri petrolü aşırı yüksek ısı ve basınca maruz bırakarak olefin üretirler. Bu yeni süreçte, UW-Madison ekibi piroliz yağından olefinleri geri kazanıyor ve bunları homojen hidroformilasyon katalizi adı verilen çok daha az enerji yoğun bir kimyasal süreçte kullanıyor. Bu işlem, olefinleri daha sonra önemli endüstriyel alkollere indirgenebilen aldehitlere dönüştürür.
Doktora sonrası araştırmacı Houqian Li ve doktora öğrencisi Jiayang Wu ile birlikte çalışmaya öncülük eden kimya ve biyoloji mühendisliği profesörü George Huber, “Bu ürünler, daha yüksek değere sahip geniş bir malzeme yelpazesi yapmak için kullanılabilir” dedi.
Bu daha yüksek değerli malzemeler, sabun ve temizleyicilerin yanı sıra diğer daha yararlı polimerleri yapmak için kullanılan bileşenleri içerir.
Yeni Teknik Neden Önemli?
Enerji destekli Atık Plastiklerin Kimyasal İleri Dönüşümü Merkezi Departmanını da yöneten Huber, “Bu teknolojinin sonuçları konusunda gerçekten heyecanlıyız” dedi. “Hidroformilasyon kimyası kullanarak plastik atıkları iyileştirmek için bir platform teknolojisi.”
Geri dönüşüm endüstrisi süreci yakında benimseyebilir; son yıllarda en az 10 büyük kimya şirketi, atık plastiklerden piroliz yağları üretmek için tesisler inşa etti veya planlarını duyurdu. Birçoğu, düşük değerli bileşikler üretmek için piroliz yağını buhar kırıcılardan geçirir. Yeni kimyasal geri dönüşüm tekniği, bu yağları kullanmanın daha sürdürülebilir ve kazançlı bir yolunu sağlayabilir.
Li, “Şu anda bu şirketlerin piroliz yağını yükseltmek için gerçekten iyi bir yaklaşımı yok. Bu durumda, ton başına yalnızca 100 ABD Doları değerinde olan atık plastiklerden ton başına 1.200 ila 6.000 ABD Doları değerinde yüksek değerli alkoller elde edebiliriz. Ayrıca bu süreçte mevcut teknoloji ve teknikler kullanılmaktadır. Ölçeklendirmek nispeten kolaydır.”
Huber, çalışmanın birkaç farklı UW-Madison departmanı arasında ortak bir çaba olduğunu belirtti. Kimya Bölümü başkanı ve hidroformilasyon konusunda dünya çapında bir uzman olan Ive Hermans, katalizör tasarımına yardımcı oldu. Kimya mühendisliği profesörü James Dumesic, piroliz yağı üretimini optimize etti. Kimya mühendisliği profesörü Christos Maravelias ise sürecin ekonomik ve çevresel analizini yaptı.
Huber, “Bu çalışma, atık plastiği geri dönüştürmenin yeni bir yolunu gösteriyor. Bu hem ekonomik hem de çevresel açıdan faydalı olabilir” dedi.
