Napjainkra az előállított műanyagok mennyisége majdnem eléri a 400 millió tonnát, ami már önmagában véve is félelmetes szám. Még megdöbbentőbb adat, hogy ebből közel 350 millió tonnányi anyag hulladékként végzi, aminek csak egy része újrahasznosítható (illetve ennek is csak egy részét hasznosítják újra). Sajnos így rengeteg olyan műanyaghulladék termelődik, amely szennyezi környezetünket. Erre nyújthat megoldást az Egyesült Államokbeli Oak Ridge Laboratórium munkatársainak felfedezése, amely forradalmasíthatja a műanyaghulladék feldolgozását.
Milyen típusú műanyagok hasznosíthatók újra?
Már bizonyára sokan ismerik azokat a műanyagfajtákat, amelyeket Magyarországon szelektíven kell gyűjteni. Ismétlésképp röviden összefoglalva: az 1-es (PET), a 2-es (HDPE, vagyis nagy sűrűségű polietilén), a 4-es (LDPE, azaz kis sűrűségű polietilén) és az 5-ös (PP) számmal ellátott műanyagokat lehet és kell is szelektíven gyűjteni. Ebben további segítséget nyújthat a betétdíjas rendszer újbóli bevezetése hazánkban, amiről alábbi cikkünkben összegyűjtöttük a fontosabb tudnivalókat.
Mi a helyzet azokkal a műanyagokkal, amelyeket nem lehet szelektíven gyűjteni?
Sajnos rengeteg műanyag a természetben végzi ilyen-olyan okból. Sok típusuk ugyanis a bennük található anyagok miatt egyáltalán nem vagy csak részben újrahasznosítható. Ilyen például a PVC, vagyis a polivinil-klorid-alapú műanyag, amely megtalálható többek között különféle csövekben és burkolatokban. Ezeknek csupán kevesebb mint egy százalékát hasznosítják újra, nem is gyűjthetők szelektíven. Legtöbbször úgynevezett fa-műanyag kompozitot gyártanak belőle, amelyről részletesebben korábbi cikkünkben is olvashatnak.
Ha azonban tehetjük, ezek használatát mindenképp kerüljük, bomlástermékeik ugyanis mérgezők lehetnek, főként ezért is nehézkes az újrahasznosításuk (például hő hatására könnyen sósavgáz termelődhet belőlük). Egy nemrégiben megjelent kutatás szerint azonban ez hamarosan változhat, mindössze a hőhatást kell kiiktatni. Ezt a kutatók elektrokémiai úton oldják meg.
Hasonlóan nagy mennyiségben felhalmozódó műanyagnak számít a polisztirol, amely kedvező ára és könnyű megformálhatósága miatt széles körben elterjedt. Két típusa van, a kemény (ezt legtöbbször mikrók, sütők, légkondicionálók burkolataként használják), illetve a felhabosított (például a hungarocell, amely manapság ritkán, de még előfordul kávéspoharak, ételtárolók alapanyagaként). A PVC-hez hasonlóan a habosított polisztirolból is mérgező, nemritkán rákkeltő anyagok szabadulhatnak fel hőbomlása során, így érdemes kerülni ezek használatát. Nagyon nehéz újrahasznosítani, egyrészt azért, mert könnyen törik, így gyorsan szétszóródik a környezetben, másrészt pedig sokszor keverik valamilyen más anyaggal (például papírral egy kávéspohár készítésekor), amelyeket aztán nem nagyon lehet már szétválasztani.
Műanyagok, amelyek gondot okoznak. Kép: Canva
Érdemes még megemlíteni a PC- (polikarbonát-), a PU- (poliuretán-) és PA- (poliamid-)alapú műanyagokat is. Polikarbonátból készülnek például a CD-k, a DVD-k, de sokszor egyes cumisüvegeket is ebből gyártanak. Mára már létezik módszer újrahasznosításukra, de ez egyelőre nem túl elterjedt. A poliuretánnal legtöbbször hab formájában találkozhatunk szigetelőanyagként, vagy habmentes verzióban különféle rugalmas textíliákban. Már léteznek különféle megoldások újrahasznosítására, ezek közül a legtöbb azonban rendkívül energiaigényes. A poliamidot bizonyára mindenki ismeri, a textilipar egyik legnépszerűbb anyaga, a mai napig töretlen népszerűségnek örvendő nejlon is poliamidból áll. Ennek pedig épp nemrégiben fedezték fel egy újrahasznosítási módját, ami azért is lehet fontos, mert eddig csak bonyolult módszereket találtak ki, így nagyon sok nejlon végezte hulladékként a természetben.
A találmány részletei
Az Oak Ridge Kutatóintézet feltalálói különféle műanyagoknak – mint például PET, PC (polikarbonát), PU (poliuretán), PA (poliamidok) – és ezek különböző keverékének átalakításával kísérleteztek. A reakcióhoz egy úgynevezett organokatalizátort alkalmaztak, amellyel egy lépésben, magas hozammal sikerült lebontani a fent említett műanyagokat a monomerjükre (vagyis arra az alkotóra, amelynek sokszorosításával, vagyis polimerizációjával végül a kívánt műanyag előállítható).
Az új megoldás nagyban előrelendítheti az újrahasznosítást. Kép: Canva
Mi az az organokatalizátor?
Ahhoz, hogy megértsük a találmányt, érdemes tisztázni az említett szó jelentését. A kémiai reakciókban a katalizátorok olyan anyagok, amelyek segítségével könnyebben végbemegy az átalakulás (például alacsonyabb hőmérsékleten), ami zöldebbé teheti az egész folyamatot. Fontos, hogy a katalizátor maga nem vesz részt a reakcióban, így nem is épül be a termékbe, csupán lecsökkenti azt az energiagátat, amelyet a reakció végrehajtásához le kell küzdeni. A katalizátorok legtöbbször regenerálhatók. Általában fémeket szoktak használni, de előfordul, hogy kismolekulás szerves anyagokat alkalmaznak katalizátorként, ezeket hívjuk organokatalizátoroknak.
Mit jelenthet ez a jövőre nézve?
A felfedezés azért is fontos lehet, mert az így kialakított anyagokat később fel lehet használni más termékek előállítására, köztük akár műanyagok gyártására is. A folyamat azért is válhat forradalmivá, mert a hozzáadott anyagot, vagyis az organokatalizátort visszanyerik a mindössze két óra alatt lejátszódó reakció során, illetve az egyszerű és körkörös lebontás révén az energiafelhasználás is rendkívül alacsony. Egyes becslések szerint a konvencionális újrahasznosítási lépésekhez képest 80%-kal kevesebb energiára van szükség a mostani találmány esetében, így pedig a karbonlábnyomunkat is sikeresen csökkenthetjük általa [1].
Alacsony energiafelhasználással hasznosítanák újra a műanyagokat. Kép: Canva
Összegzés
A közelmúltban számos forradalmi újítás született különféle laborokban, ezek közül pedig szerencsére egyre több irányul a műanyagok még szélesebb körű és energiatakarékosabb újrahasznosítására. Sajnos ezek egyelőre csak kis léptékűek, bizonyára több idő kell ahhoz, hogy az iparban is találkozhassunk velük. Addig is fontos, hogy odafigyeljünk a műanyaghulladék minimalizálására, illetve szelektív gyűjtésére, hogy gátat szabjunk a további környezetszennyezésnek.
Forrás:
[1] M. Arifuzzaman et al., “Selective deconstruction of mixed plastics by a tailored organocatalyst,” Mater. Horiz., vol. 10, no. 9, pp. 3360–3368, 2023, doi: 10.1039/D3MH00801K.
Írta: Bircher Márton
