Chemiczny recykling - szansą dla przemysłu i dla przyrody

Dr Patrycja Maria Jutrzenka Trzebiatowska z Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego w ramach projektu prowadzonego na uczelni zamierza poddać recyklingowi chemicznemu kilka rodzajów tworzyw sztucznych. Z poliuretanów (PU), politereftalanu etylenu (PET), poliwęglanu (PC) i innych materiałów naukowcy zamierzają w ten sposób odzyskać monomery, czyli podstawowe elementy, z których te tworzywa się składają. Będą wykorzystywać do tego tzw. MOFy (ang. Metal-Organic Framework), czyli struktury metaloorganiczne.

W rozmowie z PAP badaczka wyjaśnia, że recykling chemiczny mocno różni się od tego "zwykłego". W standardowym recyklingu stosuje się głównie mechaniczne metody - butelki, opakowania, czy inne produkty, po segregacji i oczyszczeniu się rozdrabnia i tworzy z nich granulki, które można ponownie wykorzystać jako surowiec do wytwarzania plastikowych wyrobów. "Recykling chemiczny to metoda, która schodzi o piętro niżej, tzn. polimery, czyli istniejące już tworzywa będziemy rozkładali na monomery - cząsteczki, które stanowią podstawowe elementy składowe tych materiałów. Obecnie wytwarza się je w rafineriach, przede wszystkim z ropy naftowej. My chcemy do ich uzyskania przetwarzać zużyte przedmioty z tworzyw sztucznych. Z uzyskanych związków wytworzyć odpowiednie polimery a z nich, zależnie od tworzywa wyprodukować np. butelki, polarowe bluzy czy materace" - opisuje.

Recykling mechaniczny - zauważa - ma przede wszystkim takie ograniczenie, że dany materiał można przetworzyć tylko 6-7-krotnie. Później jakość powstającego materiału spada i przestaje on spełniać odpowiednie standardy, np. odnośnie wytrzymałości i walorów wizualnych. "Natomiast, jeśli z pomocą metody chemicznej otrzymamy podstawowe związki, to uzyskujemy świeży surowiec do produkcji tworzyw, taki sam, jaki otrzymuje się z ropy. Trzeba jednak powiedzieć, że choć wydaje się to proste w założeniu, to sprawa jest skomplikowana i dlatego komercyjny recykling chemiczny praktycznie jeszcze nie istnieje" - zaznacza.

W recyklingu tego rodzaju badaczka chce wykorzystać MOFy - czyli struktury metaloorganiczne. MOFy rozwija się dopiero od około 20 lat. Powstało ich już ponad 20 tys. rodzajów. Można ich użyć w jednym z dwóch głównych rodzajów chemicznego recyklingu, gdzie mają potencjał działania w charakterze katalizatorów. Do ich syntezy można wykorzystać wiele różnych metali i organicznych łańcuchów co pozwala na znalezienie takich, które będą miały wysoką aktywność katalityczną. Z ich pomocą można rozkładać substancje powstające na etapach pośrednich, do końcowego produktu, czyli monomerów.

Jak tłumaczy Jutrzenka Trzebiatowska, bez odpowiednich katalizatorów tego typu recykling chemiczny byłby niewykonalny, lub przy zastosowaniu trudnych warunków reakcji (bardzo wysoka temperatura, podwyższone ciśnienie) lub trwałoby tak długo, że nie miałoby żadnego zastosowania. "Trzeba przy tym zaznaczyć, że różnorodność tworzyw jest duża i różne materiały wymagają innych reakcji i katalizatorów" - podkreśla.

Komercyjne przetwarzanie tworzyw sztucznych znajduje się dopiero na początku rozwoju. Interesują się nią dopiero pierwsze firmy, ale należą do nich duże koncerny, takie jak BASF, Henkel, czy Coca-Cola. "W Polsce działała firma, która w taki sposób próbowała przetwarzać tworzywa z materaców do łóżek. Jedna z przeszkód do szybkiego rozwoju tego typu technologii polega na tym, że ropa nadal jest relatywnie tania. Jednocześnie technologie jej przetwarzania są doskonale dopracowane. To oznacza, że można niedrogo otrzymywać z niej potrzebne przemysłowi monomery, takie, które my chcemy odzyskiwać z wyprodukowanych już tworzyw" - opisuje badaczka.

"Szczerze wierzę w to, że z pomocą recyklingu chemicznego możemy wykorzystać to, co już wyprodukowaliśmy i korzystać z tego ponownie, bez eksploatacji surowców, takich jak ropa. Produktów, które cywilizacja do tej pory wytworzyła jest przy tym naprawdę dużo i można uzyskać z nich surowce dobrej jakości przy zastosowaniu odpowiednich technologii. Składowanie odpadów powinno być ostatecznością, ponieważ przy odpowiedniej segregacji można je łatwo ponownie przetworzyć za pomocą recyklingu mechanicznego lub nawet otrzymać podstawowe substraty, stosując recykling chemiczny" - zauważa Jutrzenka Trzebiatowska.

W czasie doktoratu opatentowała ona metodę związaną z chemicznym recyklingiem. Podobną metodą opracowaną przez naukowców Politechniki Gdańskiej zainteresowała się pewna firma i wykupiła na nią licencję (firma wykupiła licencję na wcześniejszy patent przygotowany na PG). "Wykorzystanie MOFów na tym polu to nowość, więc na pewno istnieje potencjał patentowy. Czy to się przełoży na komercjalizację, trudno w tym momencie powiedzieć, ale na pewno planowane badania będą krokiem w tym kierunku" - podsumowuje.