5 Minutės
Nuo plastiko taršos iki anglies surinkimo
Kopenhagos universiteto chemikai sukūrė cheminio perdirbimo (upcycling) procesą, kuris paverčia atliekinį PET (polietileno tereftalatą) — polimerą, naudojamą buteliams, tekstilei ir pakuotėms — nauju CO2 sorbentu pavadinimu BAETA. Šis požiūris pritaiko žemos kokybės arba susidėvėjusį PET, kurį sunku perdirbti, ir transformuoja jį į miltelių pavidalo medžiagą su inžineriniu paviršiumi, galinčiu chemiškai surišti anglies dioksidą. Rezultatas sprendžia dvi tarpusavyje susijusias aplinkos krizes: nuolatinę plastiko taršą ir didėjantį atmosferos CO2 kiekį.
Kopenhagos universiteto komanda praneša, kad BAETA medžiaga sugeria CO2 su efektyvumu, prilygstančiu įtvirtintoms anglies surinkimo medžiagoms, tuo pačiu naudojant švelnesnes chemines sąlygas ir procesą, tinkamą mastelio didinimui. Vietoje to, kad PET susmulkėtų į mikroplastikus dirvožemyje ir vandenynuose, šis metodas paverčia tokias atliekas žaliava pramoninėms anglies valdymo technologijoms.
Chemija ir mechanizmas: kaip PET virsta CO2 sorbentu
Cheminiu požiūriu PET yra anglies turinti medžiaga pagal masę ir išlaiko struktūrines savybes, kurias galima pertvarkyti į funkcines sorbento struktūras. Tyrėjai suskaido PET polimerą į mažesnes dalis ir funkcionuoja medžiagą su etilendiaminu — aminų junginiu, gerai žinomu dėl stipraus prieraišumo CO2. Aminų grupės reaguoja su CO2 sudarydamos karbamatų arba artimas rūšis, leidžiančias cheminį, o ne vien fizinį surinkimą. Todėl BAETA medžiaga yra cheminė aktyvaus sorbentas: ji efektyviai pritraukia CO2 ir, kas svarbu, išlaisvina jį šildant, todėl sorbentas gali būti regeneruojamas.
Sintetinė reakcija nurodoma vykdoma santykinai švelniomis sąlygomis, įskaitant aplinkos temperatūras pagrindiniuose transformacijos žingsniuose, kas sumažina energijos suvartojimą, palyginti su kai kuriais tirpikliais intensyviais arba aukštos temperatūros procesais. Galutinis produktas yra granulėmis formuojami milteliai, kuriuos galima inžinerinti į modulius pramoniniam išmetamųjų dujų valymui arba kitiems surinkimo taikymams.
Veikimas, patvarumas ir pramoninė integracija
Universiteto mokslininkai praneša, kad BAETA išlaiko surinkimo talpą per daug ciklų ir toleruoja plačią temperatūrų amplitudę — efektyvi nuo artimos kambario temperatūros iki maždaug 150°C. Toks terminis atsparumas leidžia ją diegti prie pramoninių dūmtraukių ir išmetimo srautų pabaigos, kur degimo dujos vis dar yra šiltos.
Kai BAETA prisotinta CO2, terminis desorbcijos žingsnis — kontroliuojamas pašildymas — išskiria koncentruotą CO2, paruoštą saugojimui arba konversijai į pridėtinę vertę turinčius produktus per Power-to-X procesus. Komanda numato ankstyvą priėmimą vietiniuose pramoniniuose anglies surinkimo įrenginiuose, kuriuose išmetamosios dujos nukreipiamos per BAETA užpildytus modulius, kad CO2 būtų pašalintas prieš išmetant į atmosferą.
Mastelio didinimas ir ekonominė perspektyva
Procesas orientuotas į PET atliekas, kurių neapsimoka mechaniniu būdu perdirbti — pageltusį, užterštą arba stipriai degradavusį plastiką, kuris šiuo metu kaupiasi sąvartynuose ir vandenynuose. Naudojant tokią mažos vertės žaliavą, technologija galėtų sukurti ekonominį paskatinimą surinkti teršalais užterštą plastiką. Tyrėjai siekia mastelio didinimo, kad gamintų BAETA toniniais partijomis, ir ieško investicijų pereiti nuo laboratorinių demonstracijų prie komercinių pilotinių gamyklų. Kadangi transformacija gali vykti švelniomis sąlygomis, kelias į pramoninį mastelį techniškai paprastesnis, palyginti su energiją reikalaujančiu sorbentų gaminimu.
Aplinkos reikšmė ir suderinamumas su perdirbimu
Šis metodas skirtas papildyti, o ne pakeisti, tradicinį perdirbimą. BAETA gamyba pirmenybę teikia PET srautams, kurie netinka mechaniniam perdirbimui, vengiant konkurencijos su aukštos kokybės perdirbimo srautais maisto paskirties arba daugkartiniams plastikams. Konvertuojant iš vandenynų surinktą ir degradavusį PET į medžiagą, kuri šalina CO2, būtų galima sumažinti mikroplastikų naštą jūrų sistemose ir suteikti klimato švelninimo paslaugą.
Komanda taip pat pabrėžia dvigubą naudą: valant plastiko taršą iš natūralių aplinkų ir teikiant būdą surinkti bei koncentruoti CO2 saugojimui arba naudojimui. Plačiai priėmus, toks požiūris galėtų pakeisti plastiko valymo ekonomiką, suteikdamas tiesioginę klimato vertę atgautoms atliekoms.
Eksperto komentaras Dr. Anika Sharma, cheminė inžinierė ir anglies surinkimo specialistė, komentuoja: "Žemos vertės PET paversti cheminiu aktyviu sorbentu yra išradingas uždaro ciklo cheminės inžinerijos pavyzdys. Pagrindiniai rodikliai, kuriuos verta stebėti didinant mastelį, bus regeneracijai reikalinga energija, sorbento tarnavimo trukmė realiomis dūmų dujų sąlygomis ir žaliavos surinkimo kaštai. Jei šie veiksniai sutaps, BAETA galėtų efektyviai sujungti atliekų tvarkymo ir anglies surinkimo rinkas."
Kiti žingsniai ir tyrimų prioritetai
Autoriai pabrėžia, kad artimiausias techninis darbas — mastelio didinimas, ilgalaikio cikliškumo patvirtinimas pramoninės dujų sudėties sąlygomis (įskaitant drėgmę ir įprastus teršalus) bei BAETA modulių integracija su esamomis išmetimo sistemomis. Politikos ir investicijų sprendimai bus lemiami: priėmimas reikalauja kapitalo pilotiniams įrenginiams ir reguliavimo sistemų, kurios pripažintų anglies šalinimą, vykdomą naudojant perdirbtas medžiagas.
Išvados
Probleminio PET atliekų paversti BAETA pavyzdys demonstruoja perspektyvų kelią vienu metu spręsti plastiko taršos ir anglies šalinimo iššūkius. Chemija — polimerinių grandinių suskaidymas ir medžiagos funkcionavimas aminų grupėmis — duoda regeneruojamą sorbentą, kuris toleruoja padidintas išmetamųjų dujų temperatūras ir gali būti gaminamas švelniomis sąlygomis. Jeigu technologija bus išplėsta ir pritaikyta pramoniniuose šaltiniuose, ji galėtų užtikrinti tiek aplinkos tvarkymą pašalinus degradavusį plastiką, tiek efektyvų ir potencialiai ekonomišką CO2 surinkimą bei panaudojimą, sukuriant realų uždarojo ciklo ekonomiką dviem skubiems pasauliniams iššūkiams spręsti.
Šaltinis: sciencedaily
Komentarai