Naučnici su razvili novu metodu koja omogućava pretvaranje plastičnog otpada u čisti vodonik koristeći sunčevu energiju i kiselinu iz starih automobilskih akumulatora. Ova inovacija, koja se odvija u jednom reaktoru, može značajno doprineti rešavanju problema plastičnog otpada i istovremeno proizvoditi vredne hemikalije i goriva. Prema istraživačima, ova metoda bi mogla da stvori kružni sistem prerade otpada, čime bi se rešili različiti problematični tokovi otpada.
Svet je 2025. godine proizveo više od 440 miliona tona plastičnog otpada, ali je manje od 10% tog otpada stvarno reciklirano. Razlog za to leži u raznolikosti plastike koja se koristi. Neke vrste plastike, poput polipropilena i polietilena, lako se reše, dok druge zahtevaju složenije hemijske procese za razlaganje. Kondenzacioni polimeri, kao što su PET i poliuretan, spadaju u ovu drugu grupu, jer su njihovi hemijski lanci složeni i zahtevaju specifične uslove za razgradnju.
U novoj studiji, tim istraživača fokusirao se na vodonik kao zeleni izvor energije i važnu industrijsku sirovinu. Oni su razvili proces koji kombinuje depolimerizaciju plastike i proizvodnju vodonika u jednom reaktoru, što je do sada bio neostvariv cilj. Rezultati su objavljeni u časopisu „Joule“.
Istraživači su započeli proces depolimerizacije sa PET plastikom, usitnivši plastične flaše u fini prah i rastvorivši ih u koncentrovanoj sumpornoj kiselini. „Zagrevali smo smešu na 140 stepeni Celzijusa kako bismo hidrolizovali plastiku nazad u njene monomere, kao što su etilen-glikol i tereftalna kiselina“, izjavio je Kaj Kvarteng, glavni autor studije. Ove supstance su vredne industrijske hemikalije.
Umesto da koriste novu sumpornu kiselinu, istraživači su otkrili mogućnost da iskoriste kiselinu iz starih akumulatora, što predstavlja održiv pristup. Tereftalna kiselina se spontano izdvaja iz reakcije, ostavljajući smešu bogatu etilen-glikolom. Proizvodnja vodonika iz etilen-glikola obično zahteva alkalne uslove, pa su istraživači morali razviti novi katalizator koji bi bio stabilan u kiselim uslovima.
Katalizator zasnovan na metalu molibdenu dodan je u smešu, a kada je izložen svetlosti, oksiduje etilen-glikol, pri čemu se oslobađaju elektroni. Ovi elektroni mogu pretvoriti protone u vodonik. „Ovaj pristup otvara održiv put za druge srodne hemijske procese“, naglasio je Ervin Rajsner, profesor energetike i održivosti na Kembridžu.
Međutim, rezultantni vodonik i sirćetna kiselina nastali u ovom procesu su manje vredni od etilen-glikola. Istraživači su predložili da bi mogli hidrogenizovati organske supstance umesto da fokusiraju na vodonik, što bi smanjilo ekološki otisak.
U nastavku istraživanja, objavljenog u časopisu „Angewandte Chemie International Edition“, naučnici su demonstrirali kako njihov proces može da se koristi za hidrogenizaciju jedinjenja koja sadrže azot, pretvarajući ih u važne farmaceutske gradivne komponente. „Kada koristimo plastiku za ovu hidrogenizaciju, smanjujemo ugljenični otisak za polovinu“, rekao je Kvarteng.
Tim sada radi na prilagođavanju procesa potrebama industrije i planira testirati ga u protočnom reaktoru, što bi omogućilo kontinuiranu proizvodnju. Amit Kumar, istraživač sa Univerziteta u Sent Endruzu, ukazao je na izazove fotohemijskog dela procesa u industrijskoj primeni, ali je istakao da je izuzetno zanimljivo koristiti plastiku kao izvor vodonika.
Ova inovacija može značajno doprineti održivom razvoju i smanjenju plastičnog otpada, pružajući rešenje koje koristi obnovljive izvore energije i reciklira materijale koji bi inače završili na deponijama. U svetlu globalnih ekoloških izazova, ovakva istraživanja predstavljaju ključni korak ka održivoj budućnosti.
