Przełom w recyklingu kolorowego plastiku? Japońscy naukowcy opracowali nową metodę

Naukowcy z Osaka Metropolitan University w Japonii opracowali metodę, która pozwala odzyskiwać oddzielnie bezbarwny plastik i barwniki bez wykorzystania wysokich temperatur, co pozwala oszczędzać energię. Kluczem są krzemionkowe mikrokapsułki, w których zamknięte są barwniki.

Jaki jest problem z recyklingiem kolorowego plastiku?

Japońscy naukowcy pod kierownictwem prof. Kenji’ego Okady i prof. Masahide Takahashi’ego opracowali metodę „recyclable-by-design” (metodę zaprojektowaną z założeniem przeznaczenia produktu do recyklingu) barwienia plastiku, która umożliwia przetwarzanie tworzyw sztucznych z zachowaniem kolorów. Wyniki opublikowali w czasopiśmie naukowym Green Chemistry.

Poczas tradycyjnego recyklingu tworzyw sztucznych kolorowe tworzywa mieszają się, tworząc ciemne, wyblakłe, niskowartościowe materiały. To proces zwany downcyclingiem. Usunięcie barwników wymaga rozkładu w wysokich temperaturach (300–500°C), co wiąże się ze znacznym zużyciem energii i wysokimi kosztami.

Rozwiązaniem tego problemu może być zamykanie barwników w krzemionkowych mikrokapsułkach. Krzemionka, czyli dwutlenek krzemu, składnik piasku i szkła, to materiał bardzo odporny na wysokie temperatury i czynniki chemiczne. Dzięki temu barwniki zachowują żywe kolory nawet po wielokrotnym procesie recyklingu. W metodzie naukowców z Osaka Metropolitan University barwniki są zamykane w mikrosferach krzemionkowych o średnicy kilku mikrometrów metodą suszenia rozpyłowego, czyli odwadniania produktów z roztworu lub zawiesiny do postaci proszku.

Jak przebiega proces recyklingu?

Jak powiedział prof. Okada, „kluczową zaletą tej technologii jest łatwość recyklingu”. Plastik jest rozpuszczany w rozpuszczalniku, np. acetonie, który nie narusza kapsułek. Roztwór tworzywa jest odwirowywany od kapsułek. „Zarówno bezbarwny roztwór plastiku, jak i kapsułki można odzyskać oddzielnie z wydajnością niemal 100 proc.” – stwierdził profesor. Rozpuszczalnik następnie również można poddać odzyskowi. W razie potrzeby, z kapsułek krzemionkowych można bez szkody dla samej krzemionki całkowicie usunąć barwniki organiczne w temperaturze 500°C, pozostawiając jedynie nieszkodliwy dla środowiska produkt mineralny.

Ponadto stosując kapsułki o różnych rozmiarach dla różnych kolorów, można je w łatwy sposób selektywnie oddzielać za pomocą sit o oczkach różnej wielkości. Naukowcy wykazali, że nawet po wielokrotnych recyklingu materiały zachowały swój pierwotny kolor i jakość bez degradacji.

„Dzięki takiemu podejściu używane kolorowe tworzywa sztuczne, przeznaczone wcześniej do utylizacji lub recyklingu, mogą być ponownie wykorzystywane jako wartościowe zasoby” – stwierdził prof. Takahashi.

Co więcej, ponieważ proces ten przebiega w temperaturze pokojowej i nie wymaga energochłonnego rozkładu, znacząco zmniejsza zapotrzebowanie na energię i wpływ na środowisko. Mamy nadzieję, że w przyszłości technologia ta znajdzie szerokie zastosowanie w przypadku używanych tworzyw sztucznych, takich jak butelki PET i torby polietylenowe, i potencjalnie przyczyni się do powstania zrównoważonego społeczeństwa recyklingu o obiegu zamkniętym.
prof. Masahide Takahashi, współautor badania