A műanyaghulladékból tiszta hidrogén régi autók akkumulátorsavával és napenergiával

Világszerte egyre nagyobb problémát okoz a műanyaghulladék, hiszen évente több mint 200 millió tonna keletkezik, amelyből elenyésző mennyiség kerül valóban újrahasznosításra. Hibátlan körforgásos megoldás még nem született, a különböző típusú műanyagok eltérő kezelése pedig tovább nehezíti a helyzetet. Ennél is súlyosabb gond a polikondenzációs műanyagok, például a PET (élelmiszercsomagolás), poliuretán (szivacsok, szigetelés) és nejlon újrahasznosítása, hiszen ezek csak bonyolult kémiai folyamatokkal bonthatók vissza monomer egységeikre.

Vegyipari áttörés: műanyag feldolgozása egy lépésben

A Cambridge-i Egyetem kutatói olyan folyamatot dolgoztak ki, amelyben a nehezen újrahasznosítható műanyagokat értékes ipari vegyületekké és tiszta hidrogénné alakítják. Mindeközben további problémahalmazt kezelnek: a friss kénsav helyett elhasznált autóakkumulátorokból nyert akkumulátorsavat használnak. Ennek következtében egyetlen reaktorban tudják a műanyagokat depolimerizálni (szétbontani alapvegyületeikre), majd napfény segítségével hidrogéngázt nyerni belőlük. Mindkét lépést korábban már vizsgálták külön-külön, itt azonban most először össze is kötötték a két folyamatot.

Kétlépcsős folyamat: hidrogén a PET-palackból

A módszer első lépéseként a PET-palackokat finom porrá őrölték, majd koncentrált kénsavat (azaz az autók akkumulátorából származó elektrolitot) adtak hozzá. A keveréket 140 °C-ra hevítve a műanyag visszaalakul etilénglikollá és tereftálsavvá, amelyek mindkettő ipari szempontból értékes anyag. A tereftálsav kicsapódása után savas közeg marad, amely bővelkedik etilénglikolban.

Az eljárás második részében ebből az etilénglikolból napenergia segítségével, egy bonyolult, molebdénalapú katalizátorrendszer jelenlétében hidrogéngázt fejlesztenek. A fénnyel megvilágított katalizátor oxidálja az etilénglikolt, eközben pedig elektronokat bocsát ki; ezek az elektronok a savas oldat protonjaival egyesülve hidrogéngázt termelnek, az oxidációs végtermék pedig ecetsav.

Újrahasznosítás többszörösen: akkumulátor, napfény, műanyag, gyógyszeripari vegyületek

Mindeközben a folyamat nemcsak hidrogén gyártására alkalmas: ugyanilyen katalitikus rendszerrel más szerves vegyületek (például a gyógyszeriparban használatos nitrogéntartalmú alapanyagok) hidrogénezését is végrehajtották. Mivel a folyamat során a hidrogéngáz nem fosszilis eredetű, az ökológiai lábnyom feleakkora, mint a klasszikus megoldásoknál.

Ipari folyamattá válás küszöbén

A következő lépés a laboratóriumi eredmények ipari méretű, folyamatos, úgynevezett áramlásos reaktorban történő megvalósítása lesz, hogy a hidrogén (vagy más céltermék) ne csak kis mennyiségben, hanem üzemszerűen is előállítható legyen. Mindeközben számos kutató kiemeli: lenyűgöző, hogy egyes műanyaghulladékok közvetlenül hidrogénforrásként is felhasználhatók, és az akkumulátorok újrahasznosításával, illetve a napenergia hasznosításával a vegyipar egy valóban fenntartható körforgás közelébe kerülhet.

2026, adminboss, www.livescience.com alapján