Olyan műanyag, amelynek előállításához szén-dioxidot használnak fel ahelyett, hogy kibocsátanák azt? Ez a lehetetlennek tűnő művelet sikerült amerikai kutatóknak. Olyan eljárást fejlesztettek ki, amelynek segítségével karbonátból, szén-dioxidból és növényi hulladékokból az FDCA nevű műanyag-alapanyag állítható elő. Ez pedig lehetővé teszi, hogy a mindenütt jelen lévő PET helyett egy környezetbarátabb helyettesítőt találjanak – és hogy ezáltal szén-dioxidot használjanak fel ahelyett, hogy kibocsátanának.
Nehezen lebomló műanyag hulladékok szennyezik a tengereket, és mikroműanyag formájában régóta megtalálhatók élelmiszerekben is, például a mézben, a sóban és italokban. Bár a nemrég felfedezett műanyagfogyasztó baktériumok reménnyel kecsegtetnek a jobb hulladékkezelés terén, akkor is megmarad az a probléma, hogy a műanyagok előállításához kőolajra van szükség, ami hatalmas mennyiségű üvegházhatású CO2 kibocsátásához vezet.
A kutatók ezért környezetbarátabb alternatívákat keresnek a kőolaj alapú műanyag helyett. Aanindeeta Banerjee és munkatársai, a Stanford Egyetem kutatói olyan eljárást fejlesztettek ki, amellyel két legyet ütnek egy csapásra: segítségével ugyanis egy PET-hez hasonló bio-műanyag gyártható szén-dioxidból és növényi hulladékokból.
A PET olyan polimer, amelyet két, kőolaj alapú alapanyagból állítanak elő: etilén-glikolból és tereftálsavból. Világszerte évente mintegy 50 millió tonna PET-et gyártanak, aminek nem elhanyagolható a környezetre gyakorolt hatása. „A fosszilis alapanyagok felhasználása és a gyártáshoz szükséges energia révén minden egyes tonna PET előállítása négy tonna szén-dioxid kibocsátását teszi szükségessé” – nyilatkozta Mathew Kanan, a kutatócsoport egyik tagja.
Létezik azonban a PET-nek egy fenntartható helyettesítője: a polietilén-furán-dikarboxilát (PEF). Ennek alapanyagát, a 2-5-furán-dikarboxilsavat (FDCA) ugyanis növényi anyagokból lehet előállítani. Mindeddig azonban az FDCA-t csak gyümölcscukorból lehetett létrehozni. „Ez azért problémás, mert a fruktózgyártásnak nagy a szén-dioxid-lábnyoma, és az élelmiszertermeléssel konkurál” – magyarázta Kanan.
Banerjee és munkatársai azonban kifejlesztettek egy másik, egyszerűbb eljárást az FDCA előállítására. A növényi hulladékokból könnyen kinyerhető furán-2-karbonsavat cézium-karbonáttal, egy széntartalmú, mészkőből nyerhető sóval elegyítették. Ezt a keveréket szén-dioxid hozzáadása mellett 200 °C-ra hevítették, amíg egy olvadék nem jött létre.
Ekkor ment végbe a döntő reakció: ötórányi hevítést követően a sóolvadék 89%-a FDCA-vá alakult. A kutatóknak ezzel sikerült ezt a fontos bioműanyag-alapanyagot kemény növényi hulladékból, például faaprítékból és fűből előállítani. „Ezzel megnyílt a lehetősége annak, hogy a nem ehető biomasszát és a szén-dioxidot értékes vegyipari nyersanyaggá alakítsuk.”
A folyamathoz szükséges CO2-t például erőművek vagy üzemek által kibocsátott gázokból is ki lehetne nyerni, ami az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentéséhez is hozzájárulna. Emellett az FDCA-ból előállított, PEF nevű bioműanyag palackok gyártásához még alkalmasabb is, mint az eddig használt PET. „A PEF-palack jobban védi a tartalmát az oxidációval szemben, ami a palackok szempontjából előnyös” – magyarázta Kanan.
Bár még optimalizálni kell a folyamatot ahhoz, hogy ipari méretekben is költséghatékony legyen, de a kutatók bíznak abban, hogy egy lépéssel közelebb kerültek a fenntartható bioműanyag gyártásához. „Hisszük, hogy az általunk kidolgozott eljárással kiaknázható a PEF-ben rejlő, mindeddig kihasználatlan potenciál” – mondta Kanan.
