A Rochesteri Egyetem kutatói olyan olcsó és bőségesen rendelkezésre álló katalizátort fejlesztettek ki, amely nemcsak helyettesítheti a méregdrága platinát, hanem tízszer hatékonyabbá teszi a műanyaghulladék értékes vegyületekké történő átalakítását. A felfedezés kulcsfontosságú lépés a körforgásos gazdaság megvalósítása felé, ahol a műanyag hulladék és a szén-dioxid többé nem környezeti teher, hanem értékes nyersanyag.
A vegyipar és a környezetvédelem egyik legnagyobb kihívása eddig a katalizátorok ára és ritkasága volt. A platinát és más nemesfémeket használó eljárások ugyan hatékonyak, de skálázhatóságukat korlátozza a fémek magas piaci ára és szűkös készletei. A Rochesteri Egyetem tudósai most bebizonyították, hogy egy „szerény” ipari fém, a volfrám atomi szintű manipulálásával olyan katalizátor hozható létre, amely túlszárnyalja a nemesfémek teljesítményét is.
A volfrám-karbid diadala: Új király a katalizátorok között
A kutatók a volfrám-karbid (WC) egyik speciális formáját azonosították be, mint a jövő fenntartható vegyiparának motorját. A volfrám-karbidot eddig leginkább keménysége miatt ismerték – vágószerszámok és fúrófejek alapanyaga –, de katalitikus képességei csak most, az atomi szerkezet precíz szabályozásával bontakoztak ki igazán.
A vizsgálatok során kiderült, hogy a megfelelően előkészített volfrám-karbid tízszer hatékonyabb a műanyaghulladék hidrokrakkolásában (molekuláris láncok lebontásában), mint a platina. Ez azt jelenti, hogy ugyanannyi idő alatt tízszer több műanyagot képes üzemanyaggá vagy alapvegyületekké alakítani, töredék áron.
Atomi mérnökség: A hőmérséklet-programozott karburálás ereje
A kutatás áttörését egy speciális gyártási eljárás, az úgynevezett hőmérséklet-programozott karburálás (temperature-programmed carburization) adta. A tudósok közvetlenül a kémiai reaktor belsejében, extrém magas hőmérsékleten hozták létre a volfrám-karbid katalizátort. Ez a módszer lehetővé tette, hogy ellenőrizzék, miként rendeződnek el a volfrám- és szénatomok a kristályrácsban.
| Jellemző | Platina (Pt) alapú katalizátor | Volfrám-karbid (WC) új fázisa |
| Költség | Rendkívül magas (nemesfém) | Alacsony (ipari fém) |
| Ritkaság | Szűkös készletek | Bőségesen elérhető |
| Hatékonyság | Standard egység (1x) | Tízszeres (10x) |
| Alkalmazás | Hidrokrakkolás, CO2 átalakítás | Műanyag upcycling, CO2 átalakítás |
A kísérletek során különböző „fázisokat” (atomi elrendezéseket) hoztak létre, és elemezték azok teljesítményét. Megállapították, hogy egy specifikus atomi konfiguráció az, amely képes rivalizálni a platinával a szén-dioxid CO2 hasznos tüzelőanyagokká és vegyszerekké történő átalakításában is.
Tandem-rendszerek: Az energiahatékonyság mesterfoka
A Rochesteri Egyetem csapata nem állt meg a katalizátor kifejlesztésénél; egy úgynevezett tandem katalizátorrendszert is teszteltek. Ennek lényege az energiamegtakarítás: az egyik kémiai reakció során felszabaduló hőt közvetlenül egy másik, hőt igénylő reakció meghajtására használják fel.
A volfrám-karbid kiválóan illeszkedik ebbe a rendszerbe. Mivel a reakciók jobban összehangolhatók, a folyamat során minimálisra csökken a hőveszteség. Ez a szinergia nemcsak a műanyag „felértékelő újrahasznosítását” (upcycling) teszi olcsóbbá, hanem az egész ipari folyamat karbonlábnyomát is radikálisan csökkenti.
Út a műanyagmentes jövő felé
A kutatás eredményei alapjaiban írhatják át az újrahasznosítási stratégiákat. A jelenlegi mechanikai újrahasznosítás során a műanyag minősége minden ciklussal romlik. Ezzel szemben a kémiai upcycling – amelyet ez az új katalizátor tesz gazdaságossá – lehetővé teszi, hogy a műanyag szemétből ugyanolyan vagy magasabb értékű anyagokat állítsunk elő, mint az eredeti kőolaj alapú termékek.
„Ez a megközelítés új utakat nyit meg a műanyagok újrahasznosításában és a körforgásos gazdaság előmozdításában, ahol az anyagok folyamatosan körforgásban maradnak” – áll a Rochesteri Egyetem közleményében.
A kutatók bíznak benne, hogy a volfrám-karbid technológia hamarosan kilép a laboratóriumi keretek közül, és ipari méretekben is megkezdődhet a műanyag-hulladék és a CO2 globális mértékű értékké alakítása.
Hivatalos források és hivatkozások: 
-
ScienceDaily (2026. jan. 24.): New catalyst makes plastic upcycling 10x more efficient than platinum
-
Eredeti publikáció: Rochesteri Egyetem (University of Rochester), 2026.
