Két problémát egy csapásra

Írta: Transpack-2022/IV. lapszám cikke - 2022 szeptember 21.

A Houstonban (Texas, USA) található Rice University laboratóriumának eljárása a nehezen feldolgozható műanyaghulladékot szén-dioxid-leválasztó megoldássá változtatja. Ahogy a kutatók mondják: „Valamit tenni kell a hegynyi elhasznált műanyaggal. Alakítsuk át, hogy elnyelje a feleslegesen légkörbe kerülő szén-dioxidot!”

Ahogy a Rice Egyetem kutatója James Tour és a társszerzők, Wala Algozeeb, Paul Savas és Zhe Yuan beszámoltak róla az American Chemical Society ACS Nano című folyóiratában, hogy a műanyaghulladék kálium-acetát jelenlétében történő hevítése során nanométeres méretű pórusokkal rendelkező részecskék keletkeznek, amelyek csapdába ejtik a szén-dioxid molekulákat. Így ezek a részecskék felhasználhatók a CO2 eltávolítására a füstgázáramokból.

Az anyag előállításához a hulladék műanyagot porrá őrlik, majd kálium-acetáttal keverik össze, és 600 ºCon hevítik 45 percig a pórusok optimalizálása érdekében, amelyek többsége körülbelül 0,7 nanométer széles. A magasabb hőmérséklet tágabb pórusokhoz vezetett, ahol a műanyaghulladék elnyeli a szén-dioxidot. Az eljárás során viasz melléktermék is keletkezik. A kutatók szerint ez is újrahasznosítható mosó- vagy kenőanyagokká.

A szén-dioxid-kibocsátás jelentős forrásai például az erőművek, amelyek felszerelhetők ilyen szűrőegységgel. A műanyaghulladékból származó anyaggal töltve így eltávolíthatják azt a hatalmas mennyiségű szén-dioxidot, amely egyébként a légkörbe kerülne. „Ez egy nagyszerű módja lehet annak, hogy egy problémát, a műanyaghulladékokét úgy orvosoljuk, hogy egy másik problémát, a szén-dioxid-kibocsátást is kezeljük” – mondta Tour.

A kálium-acetát jelenlétében végzett pirolízis eredményeként létrejövő mikron-méretű részecskék pórusai képesek megkötni a szén-dioxidot a füstgázáramokból (fotó: Tour Group/Rice University)

A műanyag pirolízisének jelenlegi eljárása az úgynevezett kémiai újrahasznosítás, mely olajokat, gázokat és viaszokat termel. A műanyag, kálium-acetát jelenlétében történő pirolízise azonban porózus részecskéket eredményez. Szobahőmérsékleten saját tömegük 18%-át kitevő szén-dioxidot képesek megkötni.

Megoldás a településihulladékra?

A polipropilén és a nagy- és kis sűrűségű polietilén, amelyek a települési hulladék fő összetevői, különösen jól működnek a szén-dioxid megkötésében, ha kálium-acetáttal kezelik őket.

A laboratórium becslése szerint a szén-dioxid-leválasztás költsége pontszerű forrásból, például égés utáni füstgázból 21 dollár lenne tonnánként. Sokkal olcsóbb, mint az általánosan használt, energiaigényes aminalapú eljárás, ami tonnánként 80–160 dollárba kerül.

A Rice University vegyészei a hulladék műanyagot úgy módosítják, hogy a jelenlegi eljárásoknál hatékonyabban szívják fel a szén-dioxidot a füstgázáramokból. Balról: Paul Savas, James Tour és Zhe Yuan (Fotó: Jeff Fitlow/Rice University)

90%-os regenerálhatóság

Az aminalapú anyagokhoz hasonlóan a szorbens is újrafelhasználható. Körülbelül 75 °C-ra melegítve a csapdába esett szén-dioxid felszabadul, és más célra felhasználható. A pórusok körülbelül 90%-a regenerálható ily módon.

Mivel a ciklus 75 °C-on működik, a szokásosan szükséges drága fémedények helyettesítésére elegendők a PVC edények. A kutatók megjegyezték, hogy a szorbens várhatóan hosszabb élettartammal is rendelkezik, mint a folyékony aminok.

A Rice Egyetem laboratóriumának újonnan kidolgozott technológiája egyszerre két sürgető környezeti problémára is előnyösnek tűnő választ ad. A műanyaghulladék átdolgozásával hatékony szorbenssé alakíthatja azt az ipar számára, amely elnyeli a szén-dioxidot.

Csaba László és Csaba Péter Gábor | Forrás: Rice University