Kaedah baharu itu, yang diterangkan dalam jurnal Science edisi 11 Ogos, boleh meningkatkan insentif ekonomi untuk kitar semula plastik dan membuka pintu untuk mengitar semula jenis plastik baharu. Para penyelidik menganggarkan kaedah mereka juga boleh mengurangkan pelepasan gas rumah hijau daripada pengeluaran konvensional bahan kimia industri ini sebanyak kira-kira 60 peratus.
Teknik baharu ini bergantung pada beberapa teknik pemprosesan kimia sedia ada. Yang pertama ialah pirolisis, di mana plastik dipanaskan pada suhu tinggi dalam persekitaran bebas oksigen. Hasilnya ialah minyak pirolisis, campuran cecair pelbagai sebatian. Minyak pirolisis mengandungi sejumlah besar olefin -- kelas hidrokarbon ringkas yang merupakan blok binaan utama bahan kimia dan polimer hari ini, termasuk pelbagai jenis poliester, surfaktan, alkohol dan asid karboksilik.
Dalam proses intensif tenaga semasa seperti keretakan wap, pengeluar kimia menghasilkan olefin dengan menundukkan petroleum kepada haba dan tekanan yang sangat tinggi. Dalam proses baharu ini, pasukan UW-Madison mendapatkan semula olefin daripada minyak pirolisis dan menggunakannya dalam proses kimia yang kurang intensif tenaga dipanggil pemangkinan hidroformilasi homogen. Proses ini menukarkan olefin kepada aldehid, yang kemudiannya boleh dikurangkan lagi menjadi alkohol industri yang penting.
"Produk ini boleh digunakan untuk membuat pelbagai jenis bahan yang bernilai lebih tinggi," kata George Huber, seorang profesor kejuruteraan kimia dan biologi yang mengetuai kerja itu bersama penyelidik pasca doktoral Houqian Li dan pelajar PhD Jiayang Wu.
Bahan bernilai tinggi ini termasuk bahan yang digunakan untuk membuat sabun dan pembersih, serta polimer lain yang lebih berguna.
"Kami benar-benar teruja dengan implikasi teknologi ini," kata Huber, yang juga mengarahkan Pusat yang dibiayai oleh Jabatan Tenaga untuk Kitar Tinggi Kimia bagi Sisa Plastik. "Ia adalah teknologi platform untuk menaik taraf sisa plastik menggunakan kimia hidroformilasi."
Industri kitar semula boleh menerima pakai proses itu tidak lama lagi; dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sekurang-kurangnya 10 syarikat kimia besar telah membina atau mengumumkan rancangan untuk kemudahan menghasilkan minyak pirolisis daripada plastik sisa. Kebanyakan mereka menjalankan minyak pirolisis melalui keropok stim untuk menghasilkan sebatian bernilai rendah. Teknik kitar semula kimia baharu boleh menyediakan cara yang lebih mampan dan menguntungkan untuk menggunakan minyak tersebut.
"Pada masa ini, syarikat-syarikat ini tidak mempunyai pendekatan yang sangat baik untuk menaik taraf minyak pirolisis," kata Li. "Dalam kes ini, kita boleh mendapatkan alkohol bernilai tinggi bernilai $1,200 hingga $6,000 setiap tan daripada plastik buangan, yang hanya bernilai kira-kira $100 setiap tan. Selain itu, proses ini menggunakan teknologi dan teknik sedia ada. Ia agak mudah untuk ditingkatkan."
Kajian itu adalah usaha kolaboratif merentasi beberapa jabatan UW-Madison yang berbeza, kata Huber. Clark Landis, pengerusi Jabatan Kimia dan pakar dunia mengenai hidroformilasi, mencadangkan kemungkinan menggunakan teknik itu pada minyak pirolisis. Kejuruteraan kimia dan biologi Profesor Manos Mavarikakis menggunakan pemodelan lanjutan untuk memberikan pandangan peringkat molekul ke dalam proses kimia. Dan kejuruteraan kimia dan biologi Profesor Victor Zavala memberikan bantuan menganalisis ekonomi teknik dan kitaran hayat sisa plastik.
Langkah seterusnya untuk pasukan adalah untuk menyesuaikan proses dan lebih memahami apa plastik kitar semula dan gabungan pemangkin menghasilkan produk kimia akhir yang mana.
"Terdapat begitu banyak produk yang berbeza dan begitu banyak laluan yang boleh kami tempuh dengan teknologi platform ini," kata Huber. "Terdapat pasaran yang besar untuk produk yang kami buat. Saya fikir ia benar-benar boleh mengubah industri kitar semula plastik."
(sumber oleh: University of Wisconsin-Madison. "Proses kitar semula baharu boleh mencari pasaran untuk sisa plastik 'sampah'." ScienceDaily. ScienceDaily, 11 Ogos 2023.
