Skládky plastového odpadu by mohly být ropnými poli budoucnosti, říká profesor Erwin Reisner. „Ve skutečnosti je plast další formou fosilního paliva,“ vysvětluje Reisner, který je profesorem energie a udržitelnosti na University of Cambridge. „Plastový odpad je bohatý na energii a chemické složení, které chceme zpřístupnit.“
Jenže chemické vazby, které tvoří plasty, jsou vyrobené tak, aby opravdu vydržely. Ze sedmi miliard tun plastu, které kdy byly vytvořeny, bylo recyklováno méně než 10 %.
Dilyana Mihaylova, manažerka programu pro plasty za skupinu Ellen MacArthur Foundation, k tomu říká: „Naše těžební ekonomika, zaměřená na vzít, vyrobit a vyhodit znamená, že jsou ztraceny cenné materiály v hodnotě miliard dolarů.“
Jak plastový odpad znovu využít?
Na celém světě se ročně vyrobí více než 400 milionů tun plastů, což znamená, že mají zhruba stejnou hmotnost, jako celé lidstvo. Zhruba 85 % tohoto čísla dnes končí na skládkách nebo ztratí se venku či v oceánu. Zde zůstane stovky, možná tisíce let.
V tuto chvíli tak běží výzkum, jak přerušit chemické vazby a získat zpět vzácné zdroje, uzamčené v plastu. Mechanická recyklace, při které se plastový odpad pere, drtí, taví a reformuje, časem plast degraduje a vzniká tak nekonzistentní kvalita produktu.
Plastikářský průmysl má zájem o chemickou recyklaci, kde se aditiva používají ke změně chemické struktury odpadních plastů a přeměňují se zpět na látky, které lze použít jako suroviny. Možná pro výrobu paliva, jako je benzín nebo nafta. Tento přístup je však v současnosti nákladný a neefektivní. Zároveň je také kritizován ekologickými skupinami.
„Takže stejně, jako nemůžeme recyklovat naší cestu z krize znečištění plasty, nemůžeme spoléhat ani na proces přeměny plastů na palivo, které problém vyřeší,“ pokračuje Dilyany Mihaylova.
Plasty a skleníkové plyny jako udržitelná energie
Mohl by situaci změnit nový solární systém? Profesor Reisner a jeho tým vyvinuli proces, který dokáže přeměnit ne jeden, ale dva odpadní proudy – plast a CO2 – na dva chemické produkty současně. Všechny poháněné slunečním zářením. Technologie přeměňuje CO2 a plasty na syngas – klíčovou složku udržitelných paliv, jako je vodík. Vyrábí také kyselinu glykolovou, která se hojně využívá v kosmetickém průmyslu.
Systém funguje na principu integrace katalyzátorů, chemických sloučenin, které urychlují chemickou reakci, do absorbéru světla. „Náš proces funguje při pokojové teplotě a pokojovém tlaku,“ vysvětluje profesor Reisner. „Reakce probíhají automaticky, když je vystavíte slunečnímu záření. Nic dalšího nepotřebujete.“ Proces navíc neprodukuje žádný škodlivý odpad, ujišťuje profesor Reisner. „Chemie je čistá,“ dodává.
Další solární technologie jsou slibné pro řešení znečištění plasty a přeměny CO2. Ale je to poprvé, co byly spojeny v jednom procesu. „Tato kombinace znamená, že procesu přidáváme hodnotu,“ pokračuje profesor Reisner. „Nyní máme čtyři hodnotové toky. Snižování množství plastového odpadu, snižování emisí CO2 a výrobu dvou chemikálií. Doufáme, že nás to přiblíží ke komercializaci postupu.“
Profesor Reisner navíc dodává, že si jeho systém poradí s jinak nerecyklovatelným plastem. „Obvykle jde plast, kontaminovaný potravinovým odpadem, přímo do spalování. Ale takový plastový odpad je pro nás opravdu dobrý. Ve skutečnosti je jídlo dobrý substrát, takže tím náš proces funguje ještě lépe.“
Příroda se učí rychle
Vědci z celého světa hledají způsoby, jak přeměnit nechtěný plast v něco užitečného. Když se prvky plastu rozloží, mohou být znovu vyrobeny do nesčetných nových produktů, včetně detergentů, maziv, barev, rozpouštědel a biologicky odbouratelných sloučenin pro použití v biomedicíně.
Příroda samotná našla způsoby, jak rozložit polymery, tedy látky, složené z velmi velkých molekul. A plast je syntetický polymer.
„Venku už existují bakterie, které mají enzymy, určené k rozkladu polymerů,“ říká Dr. Victoria Bemmer, vedoucí výzkumná pracovnice na University of Portsmouth. „Tyto enzymy můžeme vyladit tak, že velmi nepatrně změníme jejich strukturu – aby byly rychlejší, pevnější nebo stabilnější.“
Pomocí strojového učení vyvinul tým Dr. Bemmer varianty enzymů, přizpůsobených k dekonstrukci všech druhů polyethylentereftalátu (PET), což je typ polyesteru. Enzymy rozkládají plasty podobným způsobem, jako chemická recyklace, ale protože jsou podobné enzymům, vyskytujícím se v přírodě, lze tento proces podle Dr. Bemmer provést za mnohem lepších podmínek.
Tam, kde chemická recyklace používá chemikálie, je tým Portsmouth University schopen používat vodu. A nejvyšší teplota, kterou potřebují, je 70 °C. To znamená, že spotřeba energie může být v porovnání s jinými procesy nízká. Dr. Bemmer a její tým dále vyvíjejí své enzymy a doufají, že jim jejich práce pomůže vytvořit udržitelné oběhové hospodářství také pro oděvy na bázi plastů.
Plasty nosíme i na sobě
Polyester, vyrobený z PET, je totiž nejrozšířenějším oděvním vláknem na světě. Recyklace syntetických tkanin pomocí enzymů však není jednoduchá. Přidání barviv a další chemické úpravy znesnadňují jejich degradaci v přirozeném procesu.
„Polyester je trn v patě,“ říká Dr. Bemmer. „Navíc je to velmi zřídka jen čistý polyester. Najdete spíše smíšená vlákna.“ Tým doufá, že jejich enzymy zredukují PET v odpadních textiliích na koktejl jednoduchých stavebních prvků, připravených k další výrobě nových polyesterů.
„Jsme ve velmi rané fázi,“ říká Dr. Bemmer. „Zatím nevíme, zda budou barviva a přísady do těchto látek bránit působení enzymů na polyesterový řetězec. Doufejme, že nebudou mít vliv a můžeme pokračovat. Ale pokud mít dopad budou, můžeme dále vyvinout i naše enzymy.“
Celosvětová produkce plastů nadále roste a očekává se, že se do roku 2060 ztrojnásobí. Pro mnohé zůstává řešením tohoto problému recyklace, zatímco jiní tvrdí, že to nikdy stačit nebude.
Profesor Reisner se svým týmem podniká dětské krůčky směrem ke komercializaci. V plánu je systém během příštích pěti let vyvinout tak, aby vědci produkovali složitější produkty. Výzkumníci doufají, že by mohla být tato technika jednoho dne použita k vývoji recyklačního závodu na čistě solární pohon. Podle profesora Reisnera se již nyní ročně vyrobí kolem 600 milionů tun syngasu, ale z velké části pochází z fosilních paliv.
„Pokud dokážeme vyrobit syngas, můžeme získat přístup k téměř celému petrochemickému průmyslu a učinit jej udržitelným,“ dodává.
zdroj: The Storiest, American Chemical Society, ProPakistani, OECD, Earth Day, ResearchGate, Wiley Online Library, Plastics Europe, Harvard University, Phys.org, Nature Synthesis, Tech Explorist, IEEE Xplore, NASA Technology Transfer, Inside Science, New Scientist, Future Fuels, Sigma Earth, University of Portsmouth, European Enviroment Agency, The Conversation, Henry Royce Institute
