Σε μια πρωτοποριακή εξέλιξη στον τομέα της περιβαλλοντικής μηχανικής, οι ερευνητές παρουσίασαν μια νέα μέθοδο για τη μετατροπή πλαστικών αποβλήτων σε καθαρό καύσιμο υδρογόνο και πολύτιμες οργανικές χημικές ουσίες, αξιοποιώντας έναν οικονομικά αποδοτική και μη τοξική φωτοκαταλυτική διαδικασία επεξεργασίας. Η καινοτομία αυτή προβάλλεται ως μια αξιόπιστη λύση αντιμετώπισης των τεχνικών δυσχέρειών στην ανακύκλωση συγκεκριμένων τύπων πλαστικού με τη χρήση των νιτριδίου του άνθρακα και του φωσφιδίου του νικελίου ως καταλύτη. Τα αποτελέσματα εργαστηριακής εφαρμογής της νέας μεθόδου καταδεικνύουν την εφικτότητα της διαδικασίας μετατροπής των υπό επεξεργασία τύπων πλαστικού σε νέα πρώτη ύλη, καθιστώντας με τον τρόπο αυτό τους μη ανακυκλώσιμους με τις έως σήμερα διαθέσιμες μεθόδους επεξεργασίας τύπους πλαστικών, ως τυπικά ανακυκλώσιμα υλικά.
Φωτοαναμόρφωση με καταλύτη το σύστημα CNx|Ni2P : Ο παράγοντας που αλλάζει τα δεδομένα στην ανακύκλωση μέχρι πρότινος η ανακυκλώσιμων τύπων πλαστικού
Η ουσία αυτής της εξέλιξης έγκειται στη χρήση της διαδικασίας φωτοαναμόρφωσης (PR) σε θερμοκρασία περιβάλλοντος με τη χρήση νιτριδίου του άνθρακα/φωσφιδίου του νικελίου (CNx|Ni2P) ως φωτοκαταλύτη για την ανασύνθεση του τερεφθαλικού πολυαιθυλενίου (PET) και του πολύ (γαλακτικού οξέος) (PLA) υπό αλκαλικές υδατικές συνθήκες. Ειδικότερα, η μέθοδος αυτή παρακάμπτει την ανάγκη ενσωμάτωσης φωτοκαταλυτών που βασίζονται σε πολύτιμα μέταλλα ή στο κάδμιο, οι οποίοι είτε παρουσιάζουν απαγορευτικά υψηλό κόστος, είτε εγείρουν σημαντικές επιφυλάξεις ως προς την τοξικότητά τους. Το σύστημα CNx|Ni2P επιδεικνύει όχι μόνο την ικανότητα αποτελεσματικού διαχωρισμού φορτίου και κατάλυσης αλλά και αξιοσημείωτη φωτοσταθερότητα, διατηρώντας την αποτελεσματικότητά του για τουλάχιστον πέντε ημέρες.
Σχηματικό διάγραμμα της διεργασίας φωτοαναμόρφωσης πολυμερών με τη χρήση του φωτοκαταλύτη CNx|Ni2P
Αυτή η βιώσιμη προσέγγιση ξεπερνά τους προηγούμενους περιορισμούς προσφέροντας μια επεκτάσιμη λύση για τη μετατροπή μιας σειράς μη ανακυκλώσιμων πλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των μικροπλαστικών και των πλαστικών που έχουν μολυνθεί από τρόφιμα, σε καθαρή ενέργεια και σε απρόσβλητες από προσμίξεις χημικές ουσίες. Η συγκεκριμένη διαδικασία μετατροπής, όχι μόνο συμβάλει σημαντικά στον περιορισμό των παραγόμενων (μέχρι πρότινος μη ανακυκλώσιμων) αποβλήτων που προέρχονται από τους συγκεκριμένους τύπους πλαστικών, αλλά ταυτόχρονα αξιοποιεί τα απόβλητα αυτά ως πόρους, απόλυτα ευθυγραμμιζόμενη με τους παγκόσμιους στόχους βιωσιμότητας. Οι απαιτούμενες λειτουργικές συνθήκες του περιβάλλοντος εφαρμογής της διαδικασίας και η εξάρτηση από το ηλιακό φως ως μοναδική ενεργειακή συνεισφορά ενισχύουν περαιτέρω την περιβαλλοντική και οικονομική βιωσιμότητά της.
Μία μέθοδος ανάκτηση μέχρι πρότινος μη ανακυκλώσιμων υλικών με πρακτική εφαρμογή
Η πρακτική εφαρμογή του φωτοκαταλυτικού συστήματος CNx|Ni2P από τους ερευνητές σε πραγματικές συνθήκες επεξεργασίας αποβλήτων σηματοδοτεί ένα σημαντικό άλμα προς την κατεύθυνση της γενίκευσης της διαδικασίες σε πραγματικές συνθήκες πρακτικής εφαρμογής. Η νέα καινοτόμος αυτή μέθοδος υπόσχεται διπλό όφελος: ανακούφιση της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης από τα πλαστικά απόβλητα και συνεισφορά στη παραγωγή ενεργειακών πόρων που προέρχονται από ανακτώμενα υλικά με την παραγωγή υδρογόνου, το οποίο δύναται να αποτελέσει κομβικής σημασίας πόρο για διάφορους τομείς της οικονομίας όπως η γεωργία, τα φαρμακευτικά προϊόντα και οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.
Η μελέτη αυτή όχι μόνο αναδεικνύει μια καινοτόμο προσέγγιση για τη διαχείριση των μέχρι πρότινος μη ανακυκλώσιμων και μη ανακτήσιμων αποβλήτων που προέρχονται από συγκεκριμένους τύπους πλαστικών και την παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας, αλλά συμβάλλει επίσης στην παρακίνηση μιας αλλαγής παραδείγματος στον τρόπο με τον οποίο ανακτώνται και αξιοποιούνται τα απόβλητα πλαστικών. Με τη μετατροπή μιας κατηγορίας αποβλήτων η οποία μέχρι πρότινος δεν ήταν δυνατόν να ανακτηθεί και να ανακυκλωθεί σε πολύτιμο ενεργειακό πόρο, η εργασία αυτή θέτει τις βάσεις για περαιτέρω εξελίξεις στους τομείς των βιώσιμων τεχνολογιών και της κυκλικής οικονομίας, καθιστώντας την υπό ανάλυση μελέτη ορόσημο στον τομέα της περιβαλλοντικής μηχανικής.
Πηγή:
Uekert, T., Kasap, H., & Reisner, E. (2019, August 29). Photoreforming of Nonrecyclable Plastic Waste over a Carbon Nitride/Nickel Phosphide Catalyst. Journal of the American Chemical Society, 141(38), 15201–15210. https://doi.org/10.1021/jacs.9b06872
