A Tokiói Városi Egyetem kutatói egy olyan innovatív kémiai eljárást dolgoztak ki, amely egy olcsó és bőségesen rendelkezésre álló vaskatalizátor segítségével bontja le a PET-műanyagokat. A Professor Kotohiro Nomura vezette csoport módszere képes a szennyezett, kevert textil- és műanyaghulladékból is tiszta kémiai alapanyagokat előállítani, megoldva az újrahasznosítás egyik legnagyobb technológiai akadályát.
A polietilén-tereftalát (PET) világunk egyik legelterjedtebb polimere, amelyből évente több tízmillió tonnát gyártanak palackok és poliészter ruhák formájában. Bár a mechanikai újrahasznosítás (darálás és olvasztás) elterjedt, az anyag minősége minden egyes ciklusban romlik. A valódi körforgásos gazdasághoz olyan kémiai módszerre van szükség, amely molekuláris szinten bontja vissza a műanyagot, hogy abból ismét „szűz” minőségű alapanyag készülhessen.
Az áttörés kulcsa: Vas(III)-klorid és alkohol
A kutatócsoport eljárása a transzeszterezésen alapul, amelyhez egy rendkívül egyszerű és olcsó katalizátort, vas(III)-kloridot ($FeCl_3$) használnak. Korábban az ilyen folyamatokhoz gyakran drága, ritka vagy mérgező fémeket (például antimont) alkalmaztak, vagy agresszív savakra és lúgokra volt szükség.
A japán kutatók módszere ezzel szemben:
-
Sav- és lúgmentes: Nem igényel maró vegyszereket.
-
Mérsékelt hőmérsékletű: A reakció 120°C és 180°C közötti tartományban zajlik.
-
Hatékony: A laboratóriumi kísérletek során több mint 99%-os konverziós arányt értek el.
Vegyes hulladékból tiszta alapanyag
A technológia egyik legfontosabb előnye a szelektivitás. A kutatás rávilágított, hogy az eljárás nemcsak tiszta PET-pelleten működik, hanem:
-
Textilhulladékon: Képes a poliészter-pamut keverékekből kizárólag a PET-et lebontani, miközben a pamut (cellulóz) sértetlen marad és maradéktalanul visszanyerhető.
-
Kevert műanyagokon: Hatékonyan választja szét a PET-et más műanyagoktól (például polietiléntől).
-
Színes palackokon: A folyamat végén keletkező tereftalát-észterek (DMT vagy DET) analitikai tisztaságúak, függetlenül az eredeti hulladék színétől vagy szennyezettségétől.
Skálázhatóság és ipari jövőkép
Professor Nomura hangsúlyozta, hogy a folyamat „egylombikos” (one-pot) jellege és az olcsó katalizátor rendkívül vonzóvá teszi az ipari alkalmazást. A kutatók már sikeresen felskálázták a kísérletet 500 milligrammról 30 grammra, és a professzor szerint a további növelés elé sem gördülnek jelentős mérnöki akadályok.
Ez a technológia lehetővé teheti, hogy a ma még hulladéklerakókba vagy égetőkbe kerülő poliészter ruházat és szennyezett csomagolóanyag tiszta kémiai forrásként (dimetil-tereftalát és etilénglikol) szülessen újjá.
Forrás: 
ACS Sustainable Resource Management: Quantitative Chemical Conversion of PET Waste Bottles…
Image by PublicDomainPictures from Pixabay