Od lat docierają do nas pomysły, które nie traktują plastiku wyłącznie jak śmiecia do ukrycia, spalenia albo przerobienia na coś gorszej jakości. Coraz mocniej przebija się koncepcja, wedle której tego typu odpady można potraktować jako surowiec chemiczny, który jest przecież pełen węgla i wodoru, a więc pierwiastków tak pożądanych przez przemysł energetyczny oraz chemiczny. Najnowsza analiza badaczy z Uniwersytetu w Adelaide wpisuje się właśnie w ten kierunek, choć nie należy mylić jej z gotową fabryką zamieniającą reklamówki w paliwo. Mowa raczej o technologii, która wygląda obiecująco, ale nadal musi przejść przez bardzo niewygodne zderzenie z przemysłową codziennością.
Słońce, katalizator i plastik. Na tym opiera się nowy pomysł
Tym razem specjaliści postawili na wyjątkowy proces, bo fotoreforming napędzany światłem słonecznym. W uproszczeniu chodzi o wykorzystanie fotokatalizatorów, czyli materiałów aktywowanych światłem, które mają pomagać rozrywać wiązania w tworzywach sztucznych w stosunkowo łagodnych warunkach. Efektem nie musi być tylko wodór (paliwo przyszłości), bo w zależności od rodzaju plastiku, katalizatora i przebiegu reakcji można otrzymać również gaz syntezowy, kwas mrówkowy, kwas octowy, lekkie węglowodory czy związki z zakresu paliw dieslowskich. Oczywiście nie jest to takie proste.
Chemia plastiku rzadko bywa jednak aż tak wdzięczna. Polietylen i polipropylen, czyli jedne z najpowszechniejszych tworzyw, są odporne właśnie dlatego, że ich łańcuchy węglowe są trwałe. Jest to zaleta, kiedy dany materiał ma wytrzymać transport, wilgoć i codzienne użytkowanie, ale wada, kiedy chcemy go rozłożyć. Fotoreforming próbuje obejść ten problem, używając światła do wzbudzenia półprzewodnikowego katalizatora, który wytwarza pary elektron-dziura oraz reaktywne formy tlenu zdolne do atakowania łańcuchów polimerowych. W praktyce proces przypomina kontrolowane chemiczne rozbieranie plastiku na mniejsze fragmenty, zamiast bezmyślnego spalania go do formy dwutlenku węgla i popiołu.
Dlatego zresztą proponowana przez naukowców technologia jest ciekawsza niż kolejna obietnica “lepszego recyklingu”. Już tłumaczę – klasyczny recykling mechaniczny zwykle pogarsza jakość materiału i wymaga dobrze posegregowanego strumienia odpadów. Recykling chemiczny może zaś sięgać głębiej, bo rozbija tworzywa na surowce użyteczne w kolejnych procesach przemysłowych. W tym przypadku dochodzi jeszcze światło słoneczne, a więc źródło energii, które przynajmniej w teorii pozwala obniżyć koszt energetyczny całej operacji. Więc co? Czas na produkowanie paliwa przyszłości z plastiku, a nie z wody?
Dlaczego plastik może być łatwiejszy od wody?
Pozyskiwanie wodoru kojarzy się dziś głównie z elektrolizą wody, ale ta wymaga energii elektrycznej i infrastruktury, która nadal nie jest tania. Tutaj jednak pojawia się przewaga plastiku jako wsadu reakcyjnego, bo z punktu widzenia chemii niektóre reakcje utleniania związków organicznych mogą być korzystniejsze energetycznie niż klasyczne utlenianie wody w procesie rozszczepiania wody. Pozyskiwanie wodoru z plastiku może być bardziej efektywne niż tradycyjne rozszczepianie wody, bo tworzywa łatwiej poddają się utlenianiu. Z drugiej strony musimy pamiętać, że choć wodór jako paliwo nie emituje dwutlenku węgla w miejscu użycia, to ocena całego procesu zależy od źródła energii, katalizatorów, przygotowania odpadów, oczyszczania produktów i dalszego wykorzystania powstających związków.
Aktualny stan pomysłu przetwarzania plastiku na wodór jest odległy od masowego wdrożenia na całym świecie. Wprawdzie naukowcy potwierdzili, że niektóre fotokatalizatory działały nieprzerwanie przez ponad 100 godzin, utrzymując wysoką aktywność, ale nie oznacza to, że są niezniszczalne. Nadal mogą tracić sprawność przez korozję, zanieczyszczenie powierzchni, wymywanie aktywnych atomów, spiekanie struktur albo reakcje uboczne. Sam wynik nie oznacza więc, że technologia jest gotowa do pracy w zakładzie, w którym odpady trafiają tonami, a nie gramami.
Plastikowa góra nie zniknie, jeśli problemu nie złagodzimy u źródła
Globalna produkcja tworzyw wzrosła z 234 mln ton w 2000 roku do 460 mln ton w 2019 roku, a ilość odpadów plastikowych zwiększyła się w tym samym czasie ze 156 do 353 mln ton. Nie chodzi więc o niszowy problem kilku butelek zalegających przy drodze. Tworzywa sztuczne tworzą już globalny system materiałowy, którego nie da się naprawić jednym sukcesem na poletku jego przetwórstwa. Nawet najlepsza technologia przetwarzania odpadów nie zastąpi ograniczania zbędnej produkcji, projektowania opakowań łatwiejszych do odzysku i budowy sprawnych systemów zbiórki. Może jednak zmienić to, co robimy z częścią plastiku, którego nie opłaca się odzyskiwać klasycznymi metodami.
