Naukowcy pracują nad metodą recyklingu problematycznych tworzyw sztucznych

Głównym celem projektu jest opracowanie innowacyjnej i przyjaznej dla środowiska metody utylizacji problematycznych odpadów z tworzyw sztucznych oraz odpadowych materiałów kompozytowych (czyli tych o niejednorodnej strukturze), które obecnie mogą podlegać wyłącznie składowaniu lub spalaniu.

„Dzięki temu rozwiązaniu możliwe będzie nie tylko unieszkodliwienie odpadów, ale również odzyskanie bardzo cennych włókien (węglowych lub szklanych), wykorzystywanych do produkcji tworzyw sztucznych, oraz organicznych związków chemicznych, takich jak kwasy karboksylowe lub lotne kwasy tłuszczowe, które mogą stanowić surowce dla przemysłu chemicznego” – powiedział PAP kierownik projektu prof. Sebastian Werle z Wydziału Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej.

Prof. Werle dodał, że jednym z najważniejszych aspektów opracowywanej metody jest to, że ma ona niemal stuprocentową skuteczność – pozwala na niemalże 100 proc. przetworzenia materiałów z tworzyw sztucznych w roztwór wodny w stosunkowo krótkim czasie.

„Co więcej, proces nie wykorzystuje rozpuszczalników organicznych, co ogranicza negatywny wpływ na środowisko i zdrowie pracowników kontrolujących proces. Dzięki wykorzystaniu wody jako środowiska procesu, eliminowane jest zagrożenie pożarowe, które jest zawsze obecne w przypadku innych metod termicznego przetwarzania odpadów. Ponadto, w przeciwieństwie do innych metod termicznego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych, w których wilgoć w odpadach wpływa na opłacalność ich przetwarzania energetycznego, w naszym rozwiązaniu zawartość wilgoci nie stanowi przeszkody. Jest to szczególnie ważne, ponieważ pozyskiwanie suchych odpadów jest czasochłonne i kosztowne, co może wpłynąć na rentowność klasycznych procesów utylizacji odpadów” – tłumaczył badacz.

Jak działa projekt

Jak wskazał prof. Werle, zaproponowana przez jego zespół metoda jest z pozoru podobna do spalania, ponieważ i w tym przypadku zachodzi utlenianie matrycy organicznej, jednak tutaj nie występują produkty klasycznego spalania. „Zamiast tego, głównymi produktami są kwasy karboksylowe oraz lotne kwasy tłuszczowe. Metoda polega więc na oksydatywnym (w obecności utleniaczy) upłynnianiu tworzyw sztucznych, w obecności wodnego roztworu nadtlenku diwodoru w podwyższonej temperaturze 250-300 st. C i podwyższonym ciśnieniu (100-150 bar). W takich warunkach długie łańcuchy polimerowe ulegają rozkładowi na mniejsze części składowe, które następnie ulegają utlenieniu do kwasów karboksylowych i lotnych kwasów tłuszczowych” – mówił.

Prof. Werle powiedział, że opracowywana przez jego zespół metoda oksydatywnego upłynniania odpadów tworzyw sztucznych oraz odpadowych materiałów kompozytowych jest „alternatywnym i unikatowym rozwiązaniem, które odpowiada na obecne problemy społeczne i środowiskowe”. „Pomysł na nią zrodził się z potrzeby zmian i obniżenia kosztów energetycznych i środowiskowych, z którymi mierzymy się obecnie na całym świecie” – podkreślił.

Równolegle projekt obejmuje także wdrożenie wielowymiarowej analizy danych. Jak mówił prof. Werle, chodzi o metody analizy chemometrycznej, które pozwalają nie tylko na określenie głównych zmiennych wpływających na badany proces, ale również dostarczają odpowiedzi na pytanie, czy występują inne istotne zmienne lub interakcje wpływające na jakość otrzymywanych produktów.

Badania są prowadzone w ramach projektu pt. „Oksydacyjne upłynnianie odpadów z tworzyw sztucznych. Badania eksperymentalne z wielowymiarową analizą danych z wykorzystaniem metod chemometrycznych”, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki w ramach konkursu OPUS. Projekt rozpoczął się przed rokiem i ma potrwać do 2025 roku.

Zespół badawczy tworzą: prof. dr hab. inż. Sebastian Werle (kierownik), dr inż. Szymon Sobek, dr hab. inż. Marcin Sajdak (wykonawcy), dr Roksana Muzyka (Post doc), mgr inż. Hamza Mumtaz (stypendysta). Projekt realizowany jest Wydziale Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Śląskiej w trzech Katedrach: Techniki Cieplnej, Ochrony Powietrza oraz Ogrzewnictwa, Wentylacji i Techniki Odpylania.