Matthew Jones, a Bathi Egyetem Kémiai Tanszékének professzora, valamint Jack Payne, a Bathi Egyetem Fenntartható és Körkörös Technológiai Központjának doktorandusz jelöltje egy, a The Conversation-ön közzétett tanulmányukban megpróbálják bebizonyítani, miért a kémiai újrahasznosítás lehet az évtizedek óta húzódó probléma megoldása. Az angol GAIA szervezet (Global Alliance for Incinerator Alternatives, szabad fordításban a Nemzetközi Szövetség az Égetés Alternatíváiért) azonban túlságosan energiaigényesnek tartja ezt a módszert, míg a Buffalo Egyetem szakértői csapata inkább a robotokban látja a jövőt.

Van egy műanyag palack, ami kevésbé káros a bolygóra, mint a többi Ha már műanyag palackokat használunk a különböző italok kereskedelmében és tárolásában, illene tudni, hogy melyik a legkárosabb a bolygóra és melyik a legkevésbé az. A válasz meglepő módon nem az anyagukban rejlik, hanem egy első ránézésre jelentéktelen jellemzőben.

A kémiai újrahasznosítás előnyei

Jones és Payne szerint napjainkban a világ jelenleg a műanyag mechanikai újrafeldolgozásra támaszkodik, melynek során a műanyagokat szortírozzák, tisztítják (rendszerint mossák), majd bizonyos mennyiségű frissen előállított, úgynevezett szűz műanyag alapanyaggal keverve újra felhasználják. Ezt az útvonalat követve szinte mindig szükséges új, fosszilis energiahordozókból kinyert új műanyag felhasználása is. Ezzel szemben a kémiai újrahasznosítás lényege, hogy a műanyagok alapépítő elemeit nyerik vissza, ennek köszönhetően

a szűz alkotóelemekkel azonos minőségű alapanyagokat lehet ismét gyártani a használt műanyagokból.

A kutatók a cikkben röviden bemutatják a műanyagok hosszú láncú, polimerekként ismert molekuláit, amelyek kisebb, ismétlődő építőelemekből, úgynevezett monomerekből állnak. A monomerek különböző alakban és méretben is előfordulnak, a köztük lévő kötés pedig meghatározza a műanyag tulajdonságait, például olvadási hőmérsékletét és ellenálló képességét, ami aztán befolyásolja felhasználásának módját. A kémiai újrafeldolgozás azonban molekuláris szinten bontja le a műanyagot. Ez azt jelenti, hogy a monomer egyrészt kinyerhető az úgynevezett zárt láncú újrahasznosítással, vagy átalakítható más, értékesebb vegyi anyaggá nyílt láncú újrahasznosítás során.

A túlzott energiaigényesség miatt nem működhet a kémiai újrahasznosítás?

Cikkünk bevezetőjében említett GAIA szervezet jelentését a Forbes közölte, mely szerint a kémiai újrahasznosítás kémiai és fizikai szempontból sem jelenthet tartós választ a műanyagok fenntartható visszaforgatásának problémájára. Az elemzés legfontosabb érve a kémiai újrahasznosítás magas energiaigényét kifogásolja; magyarán azt, hogy

a kémiai feldolgozás során akkora mennyiségű energia szükséges, ami voltaképp értelmetlenné teszi a visszaforgatást.

A GAIA szakemberei szerint ritkán hallani például arról, hogy a pirolízis alapú technológiák alkalmazása során jelentős hőbevitel kell, pedig ez alapvető és elengedhetetlen feltétele a kívánt kémiai reakciók végbemenésének. A szakaszos üzemeltetés esetén az igényelt hőmennyiség még nagyobb lesz, a folyamat során ugyanis végig fenn kell tartani a magas hőmérsékletet. Ha kudarcot vallanak, akkor a műanyagok kémiai bontása komoly hátrányokkal járhat. Ez a kapott köztes termékek minőségének látványos romlásában jelentkezik leggyakrabban, ami számottevően behatárolja az újrafelhasználás lehetőségeit. Ez további feldolgozási lépéseket vonhat maga után, ami rendszerint ismét tovább növeli az újrahasznosítási folyamat teljes energiaigényét.

A Mount Everest hivatalosan nyolcvanhat centiméterrel magasabb lett, de tele van műanyagszeméttel Csaknem tíz tonna szemetet hordtak le negyvenöt nap alatt a nepáliak egy takarítási akció keretében, de a hegymászók ruházatából származó mikroműanyag a helyszínen marad. A jó hír viszont, hogy a jég olvadása ellenére a hegyet magasabbnak mérték, mint valaha.

A leginkább hibás - mégis általánosan elfogadott - nézet ehhez képest az, hogy a műanyag pirolízis üzemek önfenntartókká válhatnak úgy, hogy közben jelentős mennyiségű műanyag újrahasznosításból származó termék előállítására is képesek. Azonban ha a műanyag újrahasznosításához szükséges energia az újrahasznosításból származó termékek nagy részének elégetéséből keletkezik, akkor a jelentés készítői szerint nincs szó valódi cirkuláris műanyag anyagkörforgásról, amennyiben viszont nem ezt használják fel az üzem működtetésére, akkor más energiaforrásból kell a hőmennyiséget biztosítani, amit valószínűleg csak fosszilis energiahordózóval, például kőolajjal vagy földgázzal lehetséges. Hozzáteszik: mindez mostanáig nem kapott még elég nyilvánosságot, pedig

az energiamérleg egyensúlya és az energiabevitel fenntarthatósága a hosszútávú megoldás kulcsa.

A tanulmányt bíráló Amerikai Kémiai Bizottság (American Chemistry Council), amely a vegyipari vállalatokat képviseli, az Argonne National Laboratory által elvégzett kutatás eredményeit hozta fel ellenérvként, miszerint a pirolízisből származó üzemanyagok létrehozása akár kilencvenhat százalékkal kisebb energiaigényű, mint a hagyományos, fosszilis energiahordozókból kinyert dízelolajé. Vagyis szerintük a műanyagban tárolt energia nagy része visszaforgatható. A Bizottság emellett felhívta a figyelmet, hogy 2017 óta a vegyipari vállalatok ötmilliárd dollárt meghaladó összeget fektettek be a műanyagok újrahasznosítását célzó megoldásokba, amelyek közül jelenleg a pirolízis és a depolimerizáció tűnik a nyertes stratégiának.

Keith Christman, az ACC ügyvezető igazgatója szerint a GAIA elemzéséből kimaradt, hogy a vegyi anyagok újrahasznosításának egyik nagy előnye, hogy több műanyagot képes visszanyerni és újrafelhasználni, mint amennyit a hagyományos mechanikai újrahasznosítás lehetővé tesz.

"Környezeti előnyei vannak, és azt is látjuk, hogy ezt a technológiát fokozatosan kiépítik az USA-ban és a világ más részein, különösen Európában" - magyarázza Christman.

Hozzáteszi ugyanakkor, hogy a kémiai újrahasznosítás általánossá válása jelenleg még valóban számos probléma ütközik, hiszen egyebek mellett több toxinképződéssel és nagyobb karbonlábnyommal jár a mechanikus módszernél.

A robotok húzhatnak ki minket a slamasztikából

A Buffalo Egyetem kutatói ugyanis új eszközkészleten dolgoznak, amelynek célja a műanyag hulladék és a műanyag termelésének csökkentése. Valójában egy autonóm robotrendszerről van szó, amely a gépi tanulásra és más technológiákra támaszkodva javítja a műanyag szortírozásának képességét, valamint környezettudatos oldó- és vegyszerek alkalmazását teszi lehetővé, amelyek lebontják a műanyagokat, hogy megkönnyítsék az újrafelhasználást.

Az újrahasznosított műanyag nem menti meg a bolygót, de a cukoralapú szövet talán fordíthat a dolgon Ha pár éven belül sikerül piacra dobni egy valóban környezetbarát, száz százalékban lebomló szövetet, akkor akár otthonunkban is komposztálhatjuk megunt, feleslegessé vált ruháinkat, majd a végtermékkel táplálhatjuk növényeinket.

Paschalis Alexandridis, a Buffalo Egyetem Kémiai és Biológiai Mérnöki Tanszékének professzora, a multidiszciplináris projekt vezetője szerint munkájuk nemcsak bolygónk számára kritikus fontosságú, de hozzájárul az ország gyártási kapacitásának fejlesztéséhez is. Terveik szerint a robot ugyanis egyszerre elégítené ki a fogyasztói, illetve a vállalati igényeket. A fejlesztés alatt álló robotrendszer ötvözi a legújabb szenzoros technológiákat, amelyek képesek regisztrálni az egyes műanyagok molekuláris lenyomatait, illetve a gépi tanulást,

amely ezen lenyomatok alapján valós időben azonosítja az egyes műanyagok konkrét típusát.

A már meglévő technológiák integrálásával a kutatók egy fejlett, vegyes hulladék-válogatási folyamat létrehozására törekednek, amely kiszűri és újrahasználja a műanyag-újrahasznosító folyamatokban gyakran előforduló egyéb anyagokat is, például a szennyeződéseket és a nem polimer hulladékokat, amelyek megnehezítik és költségessé teszik az újrafeldolgozást. A robotrendszer mellett a kutatócsoport azt vizsgálja, hogyan lehet környezetkímélő oldószereket használni a kívánt műanyagok kinyerésére, hogy a kémiai újrahasznosítás egy napon éppen olyan elterjedt legyen, mint most a mechanikus.

(Fotó: Getty Images Hungary, Pixabay)

További cikkek a témában:

Valóban véget vethetünk a túlhalászatnak és a műanyagszennyezésnek mindössze tíz év alatt? Mi a közös Kanada nyugati, a távoli trópusi japán szigetek és az apró délkelet-ázsiai partokban? Az elszórt műanyaghulladék. És akkor még nem említettük a(z) (illegális) halászatot, amely a Föld számos részén ugyancsak szennyezi a vizet. Bár a megoldás kézenfekvő, a világ vezető nagyhatalmai mostanáig nem igazán tettek számottevő lépéseket efelé.  

Tíz év után derült ki, hogy mégsem menedzseli jól az USA a műanyaghulladék kezelését Egy 2010-es tanulmány globálisan a 20. helyre sorolta az Egyesült Államokat a tekintetben, hogy milyen mértékben járulnak hozzá az óceánok műanyagszennyezéséhez. Egy fontos dologra azonban csak most derült fény, így az USA jelenleg dobogós ugyanezen a listán.

Díjat nyert az autógumikról leváló mikroműanyagot öszegyüjtő berendezés Nemrég írtunk a mikroműanyag szennyeződések veszélyeiről a LEGO környezetbarát lépése kapcsán. Most újabb érdekes megoldás, jó hír érkezett, ami segíthet az egyik (ha nem a) legnagyobb környezetszennyező iparág, a járműgyártás okozta problémák enyhítésében.