Překvapivý objev: Kyselina z autobaterií a plastový odpad se mění na čistý vodík a nové suroviny

Vědci z University of Cambridge vyvinuli solární reaktor, který dokáže rozkládat obtížně recyklovatelné formy plastového odpadu, jako jsou nápojové lahve, nylonové textilie a polyuretanové pěny. K tomu využívají kyselinu získanou ze starých autobaterií.

Vědci z University of Cambridge vyvinuli solární reaktor, který dokáže rozkládat obtížně recyklovatelné formy plastového odpadu, jako jsou nápojové lahve, nylonové textilie a polyuretanové pěny. K tomu využívají kyselinu získanou ze starých autobaterií. Proces následně přeměňuje odpad na čisté vodíkové palivo a cenné průmyslové chemikálie.

Tento reaktor, poháněný sluneční energií, představuje potenciálně levnější a udržitelnější alternativu k současným chemickým recyklačním metodám. Tým vědců uvádí, že jejich metoda by mohla vytvořit cirkulární systém, kde jeden odpadní proud řeší problém druhého. Výsledky výzkumu byly publikovány v časopise Joule.

Globální produkce plastů přesahuje 400 milionů tun ročně, přičemž pouze 18 % je recyklováno. Zbytek je spalován, ukládán na skládky nebo uniká do ekosystémů. Vědci věří, že jejich metoda, známá jako kyselé fotoreformování, by mohla pomoci řešit celosvětovou horu plastového odpadu. Objev robustního fotokatalyzátoru, který odolá vysoce korozivním účinkům kyseliny, byl téměř náhodný. To otevřelo nové možnosti, včetně produktivního využití kyseliny z vybitých autobaterií, která se obvykle neutralizuje a likviduje.

Profesor Erwin Reisner z Katedry chemie Yusufa Hamieda v Cambridge, který výzkum vedl, uvedl, že dříve se domnívali, že kyselina je v těchto solárních systémech zcela nepoužitelná, protože by vše rozpustila. Jejich vyvinutý katalyzátor však odolal, což otevřelo zcela nový svět reakcí. Vedoucí autor Kay Kwarteng, doktorand z Reisnerovy výzkumné skupiny, který fotokatalyzátor vyvinul, dodal, že kyseliny se dlouho používaly k rozkladu plastů, ale nikdy neexistoval levný a škálovatelný fotokatalyzátor, který by jim odolal. Jakmile tento problém vyřešili, výhody tohoto typu systému se staly zřejmými.

Metoda vyvinutá Kwartengem, Reisnerem a jejich kolegy nejprve zpracovává plastový odpad kyselinou z autobaterií, čímž rozkládá dlouhé polymerní řetězce na chemické stavební bloky, jako je ethylenglykol. Tyto bloky pak fotokatalyzátor přeměňuje na vodík a kyselinu octovou (hlavní složku octa) při vystavení slunečnímu záření. V laboratorních testech reaktor generoval vysoké výtěžky vodíku a produkoval kyselinu octovou s vysokou selektivitou. Navíc fungoval déle než 260 hodin bez ztráty výkonu.

Tento přístup funguje pro mnoho typů plastového odpadu, dokonce i pro ty, které jsou v současnosti obtížně recyklovatelné, jako je nylon a polyuretan. To představuje skutečný pokrok oproti současným upcyklačním technologiím, které nepokrývají plasty mimo PET. Přístup funguje nejen s novou, laboratorní kyselinou, ale i s kyselinou získanou z autobaterií. Tyto baterie obsahují 20-40 % kyseliny objemově a každoročně se jich celosvětově vyměňuje obrovské množství. Olovo z těchto baterií se obvykle získává k dalšímu prodeji, ale kyselina po bezpečné neutralizaci vytváří další odpad.

Kwarteng označil kyselinu za nevyužitý zdroj. Pokud se kyselina shromáždí před neutralizací, může se opakovaně používat k rozkladu plastů. Jde o oboustranně výhodné řešení, které zabraňuje ekologickým nákladům na neutralizaci kyseliny a zároveň ji využívá k výrobě čistého vodíku. Vědci uvádějí, že jejich metoda nabízí potenciální snížení nákladů o řád ve srovnání s jinými fotoreformačními přístupy, především proto, že kyselina umožňuje zvýšenou rychlost výroby vodíku a může být znovu použita namísto spotřebování nebo znehodnocení.

Kwarteng připouští, že ačkoli přetrvávají výzvy, jako je zajištění odolnosti reaktorů vůči korozivním podmínkám, základní chemie je spolehlivá. Tyto kyseliny se již v průmyslu bezpečně manipulují. Otázkou nyní je inženýrství: jak postavit reaktory, které mohou běžet nepřetržitě a zpracovávat skutečný odpad. Profesor Reisner dodal, že sice neslibují vyřešení globálního problému s plasty, ale tento výzkum ukazuje, jak se odpad může stát zdrojem. Skutečnost, že lze vytvářet hodnotu z plastového odpadu pomocí slunečního světla a vyřazené bateriové kyseliny, činí tento proces velmi slibným. Tým plánuje komercializovat tento proces s podporou Cambridge Enterprise, inovační pobočky univerzity.