A Waterloo-i Egyetem kutatói, Dr. Yimin Wu professzor vezetésével, olyan technológiát fejlesztettek ki, amely képes a legelterjedtebb műanyaghulladékot, a polietilént értékes vegyipari alapanyaggá, nevezetesen ecetsavvá alakítani. A kutatás, amely a Waterloo-i Gépész- és Mechatronikai Mérnöki Tanszéken zajlott, az „artificial leaf” (mesterséges levél) technológiát alkalmazza a műanyag molekuláris szintű lebontására.
A világ egyik legégetőbb környezetvédelmi problémájára, a műanyagszennyezésre kínálhat megoldást a Waterloo-i Egyetem mérnökeinek új felfedezése. A kutatócsoport egy innovatív kémiai eljárással képes a polietilént (PE) – amely a globális műanyaggyártás jelentős részét teszi ki – ecetsavvá alakítani. Ez az eljárás nemcsak a hulladék mennyiségét csökkenti, hanem egy olyan értékes ipari alapanyagot hoz létre, amelyet az élelmiszeripartól a gyógyszergyártásig számos területen használnak. A technológia különlegessége, hogy megújuló energiát, például napfényt használ az átalakítási folyamat meghajtásához.
A Dr. Yimin Wu által vezetett kutatás a polietilén molekuláris szerkezetének célzott megbontására összpontosít. A polietilén rendkívül stabil szén-szén kötésekből áll, ami miatt a természetben évszázadokig nem bomlik le, és a hagyományos újrahasznosítási módszerekkel is nehezen kezelhető.
A polietilén: A „láthatatlan” hulladékhegyek alapanyaga
A polietilén a legszélesebb körben használt műanyag a világon. Megtalálható a bevásárlószatyrokban, ételtárolókban, samponos flakonokban és mezőgazdasági fóliákban is. A kutatás rávilágít a probléma nagyságrendjére:
-
Évente több mint 100 millió tonna polietilént állítanak elő globálisan.
-
A jelenlegi mechanikai újrahasznosítási arány sok országban 10% alatt marad.
-
A hagyományos újrahasznosítás során a műanyag minősége minden ciklussal romlik, míg a Waterloo-i módszer „upcycling”, azaz értéknövelő újrahasznosítás.
A technológia: Mesterséges fotoszintézis a laboratóriumban
A kutatók egy olyan katalizátort fejlesztettek ki, amely a napfény energiáját használja fel a műanyag oxidációjához. Az eljárás során a polietilént egy speciális reaktorba helyezik, ahol a katalizátor és a fény hatására a hosszú polimerláncok rövidebb molekulákra, elsősorban ecetsavra bomlanak le.
Az eljárás szakít a hagyományos, nagy energiaigényű módszerekkel:
-
Alacsonyabb hőmérséklet: Míg a pirolízis (hőbontás) gyakran 500°C feletti hőmérsékletet igényel, ez a fotokatalitikus folyamat lényegesen enyhébb körülmények között zajlik.
-
Szelektivitás: A kutatók elérték, hogy a folyamat ne véletlenszerű gázokat vagy mérgező melléktermékeket, hanem nagy tisztaságú ecetsavat eredményezzen.
-
Napenergia-hasznosítás: A rendszer működéséhez szükséges energia közvetlenül a napfényből vagy más megújuló forrásból származhat, így a folyamat szénlábnyoma minimális.
Az ecetsav: Hulladékból ipari kincs
A kutatás során előállított ecetsav (a háztartási ecet fő összetevője) az egyik legfontosabb vegyipari köztestermék. A globális ecetsavpiac hatalmas, és a Waterloo-i kutatók szerint a műanyagból nyert sav kiválthatja a fosszilis forrásokból (például földgázból) előállított változatot. Az ecetsavat az alábbi területeken hasznosítják:
-
Élelmiszeripar: Tartósítószerként és ízesítőként.
-
Textilipar: Festékek és műszálak gyártásához.
-
Gyógyszeripar: Számos gyógyszer alapanyaga.
-
Tisztítószerek: Oldószerek és fertőtlenítők gyártása.
Körforgásos gazdaság és fenntarthatóság
Dr. Wu hangsúlyozta, hogy céljuk a „körforgásos kémiai gazdaság” megteremtése. Ebben a modellben a műanyag már nem hulladék, hanem egyfajta „felszíni bánya”, amelyből értékes vegyületeket lehet kinyerni. Ez a megközelítés jelentősen csökkenti az üvegházhatású gázok kibocsátását, mivel elkerüli a műanyagok égetését vagy a lerakókban történő felhalmozódását.
A kutatócsoport jelenleg a technológia méretnövelésén (scaling up) dolgozik, hogy a laboratóriumi eredményeket ipari méretekben is alkalmazhatóvá tegyék. A távlati cél egy olyan moduláris rendszer kifejlesztése, amely akár helyi hulladékkezelő telepeken is képes a begyűjtött nejlonzacskók és flakonok közvetlen feldolgozására.
Hivatalos források és hivatkozások: 
University of Waterloo – Media Relations : Waterloo researchers turning plastic waste into vinegar