KunststofenRubber.nl

Oplossingen voor moeilijk te recyclen plastic

05 juli 2021 om 12:41 uur

De onderzoekers maken gebruik van hydrocracking om in stukken gehakte plastic flessen af te breken tot kleinere koolstofmoleculen om brandstof te produceren. (Foto: Universiteit van Delaware)

Onderzoekers van het Center for Plastics Innovation (CPI) van de Universiteit van Delaware hebben een directe methode ontwikkeld om plastic afval voor eenmalig gebruik - plastic zakken, yoghurtverpakkingen, plastic flessen en flessendoppen, verpakkingen en meer - om te zetten in gebruiksklare moleculen voor vliegtuigbrandstoffen, diesel en smeermiddelen.


Het onderzoek, gepubliceerd  in Science Advances , richt zich op het gebruik van een nieuwe katalysator en een uniek proces om deze moeilijkst te recyclen kunststoffen, bekend als polyolefinen, snel af te breken. Polyolefinen maken zestig tot zeventig procent uit van alle kunststoffen die vandaag worden gemaakt.

 

Het ontwikkelde proces vergt ongeveer vijftig procent minder energie dan andere technologieën en er wordt geen kooldioxide aan de atmosfeer toegevoegd, een emissiebesparing ten opzichte van andere courant gebruikte technieken. Het kan worden gedaan in slechts een paar uur bij lage temperatuur, ongeveer 250 graden Celsius. Belangrijk is dat de methode een verscheidenheid aan kunststoffen kan behandelen, zelfs als ze door elkaar worden gebruikt, wat een pluspunt is gezien de manier waarop recycleerbare stoffen worden beheerd.

 

Het onderzoeksteam gebruikte een chemisch proces genaamd hydrocracking om de plastic vaste stoffen af te breken in kleinere koolstofmoleculen, en voegde vervolgens waterstofmoleculen toe aan beide uiteinden om het materiaal te stabiliseren voor gebruik. Katalytisch kraken is niet nieuw. Raffinaderijen gebruiken het al jaren om zware ruwe olie om te zetten in benzine. De methode van het onderzoeksteam doet echter meer dan alleen het plastic afbreken. Het zet het materiaal ook om in vertakte moleculen, waardoor ze directer kunnen worden omgezet in een eindproduct.

"Dit maakt ze gebruiksklare moleculen voor hoogwaardige smeermiddelen of brandstoftoepassingen", aldus Dion Vlachos, hoofdonderzoeker van het project en hoogleraar chemische en biomoleculaire technologie aan de Universiteit van Delaware.


Combinatie van katalysatoren

De onderzoekers gebruiken hydrocracking om uitgangsmaterialen, zoals in stukken gehakte plastic flessen, af te breken tot kleinere koolstofmoleculen die kunnen worden gebruikt om jet-brandstoffen, diesel en smeermiddelen te maken. De katalysator zelf is eigenlijk een hybride materiaal, een combinatie van zeolieten en gemengde metaaloxiden.

Zeolieten staan erom bekend goed te zijn in het maken van vertakte moleculen. Zeolieten worden aangetroffen in bijvoorbeeld waterzuiverings- of wateronthardersystemen en huishoudelijke wasmiddelen, waar ze mineralen als calcium en magnesium tegengaan, hard water zachter maken en het wasproces verbeteren. Gemengde metaaloxiden daarentegen staan bekend om hun vermogen om grote moleculen in precies de juiste mate af te breken zonder te overdrijven.


"Alleen doen deze twee katalysatoren het slecht. Samen doet de combinatie wonderen: de kunststoffen smelten en er blijft geen kunststof achter", aldus Vlachos. Dit geeft de door het CPI ontwikkelde methode een voordeel ten opzichte van de huidige gebruikte technieken, hoewel Vlachos benadrukte dat er meer werk nodig is om deze wetenschappelijke methoden te vertalen naar de industrie. Zo kunnen verontreinigingen in plastic voor problemen zorgen. Deze verontreinigingen zouden de katalysator kunnen deactiveren. Om die reden is nu enkel schoon plastic uit de industrie geschikt.

Toekomst

Een pluspunt: de katalysatormaterialen van het team worden algemeen gebruikt en zijn daarom vrij goedkoop en in overvloed aanwezig. "Dit zijn geen exotische materialen, dus we kunnen snel beginnen na te denken over hoe we de technologie kunnen gebruiken," zei hij.

De onderzoekers Liu hebben een voorlopig patent aangevraagd op de nieuwe bi-katalysator en hun methode. De volgende stappen in het CPI-onderzoek zijn onder meer onderzoeken welke andere kunststoffen met de methode van het team kunnen worden behandeld en welke producten ermee kunnen worden gemaakt.
 

Focus op ...

Agenda

7 september 2021, Rheda-Wiedenbrueck, Duitsland

KUTENO - Kunststofftechnik Nord

Experts from a wide range of industries meet at KUTENO to get comprehensive information on machines,...

15 september 2021, Brabanthallen, 's-Hertogenbosch

Materials+Eurofinish+Surface

15 september 2021, 's-Hertogenbosch

Kunststoffen 2021

Het Mikrocentrum organiseert de gratis toegankelijke, succesvolle Kunststoffenbeurs in de Brabanthallen...

Meer agendapunten »