Çalışma, enerji tasarruflu plastik geri dönüşümünün önünü açıyor, plastik kirliliğini azaltıyor ve sürdürülebilir yakıt üretimini teşvik ediyor.

Delaware Üniversitesi liderliğindeki bir araştırma ekibi, plastik atıkların sıvı yakıtlara dönüşümünü mevcut yöntemlere göre daha hızlı ve daha az istenmeyen yan ürünle artıran yeni bir katalizör türü geliştirdi. 18 Eylül tarihli  Chem Catalysis dergisinin kapağında yer alan pilot aşama çalışması, plastik geri dönüşümü için enerji tasarruflu yöntemlere giden yolu açmaya, plastik kirliliğini azaltmaya ve sürdürülebilir yakıt üretimini teşvik etmeye yardımcı oluyor.

UD Mühendislik Fakültesi'nde Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği alanında Robert K. Grasseli Profesörü ve makalenin kıdemli yazarı Dongxia Liu, "Plastiklerin atık olarak birikmesine izin vermek yerine, geri dönüşüm onları yararlı sıvı yakıtlara ve kimyasallara dönüştürülebilen katı yakıtlar gibi ele alıyor ve daha hızlı, daha verimli ve çevre dostu bir çözüm sunuyor" dedi.

Umut vadeden bir geri dönüşüm yaklaşımı, plastiklerdeki polimerleri ulaşım ve endüstriyel kullanım için sıvı yakıtlara dönüştürmek üzere hidrojen gazı ve bir katalizör kullanan hidrojenolizdir. Ancak, geleneksel katalizörlerin verimliliği sınırlıdır çünkü hacimli polimer molekülleri, reaksiyonun gerçekleştiği katalizörün aktif bölgeleriyle etkileşime girmekte zorlanır. Bu sorunu çözmek için araştırmacılar, bir tür nanomalzeme olan MXen'leri (okunuşu: max-eens), daha önce plastik geri dönüşümünde kullanılmayan, daha büyük ve daha açık gözeneklere sahip mezogözenekli MXen'lere dönüştürdüler. 

"MXene'ler, bir kitabın sayfaları gibi iki boyutlu katmanlar oluşturur. Kapalı kitaptaki bu üst üste binmiş katmanlar, erimiş plastiğin kolayca hareket etmesini zorlaştırarak katalizörle teması sınırlar," diye açıkladı Kimya ve Biyomoleküler Mühendisliği Bölümü'nde doktora adayı olan baş yazar Ali Kamali. "Tasarımı iyileştirmek için, MXene katmanları arasındaki boşluğu açmak üzere silika sütunlar yerleştirdik ve bu da reaksiyon sırasında oluşan polimerlerin ve ara bileşiklerin daha kolay akmasını sağladı."

                                      Delaware Üniversitesi'nde kimya ve biyomoleküler mühendisliği alanında doktora adayı olan Ali Kamali, plastiklerden üretilen bir sıvı yakıt örneğini inceliyor. Kamali, plastik atıkların sıvı yakıtlara    dönüşümünü mevcut yöntemlere göre daha hızlı ve daha az istenmeyen yan ürünle artıran yeni bir katalizör türü geliştiren UD liderliğindeki bir araştırma ekibinin parçası.

Mezogözenekli MXene destekli rutenyum katalizörlerini, alışveriş poşetlerinde ve plastik filmlerde sıklıkla kullanılan bir plastik olan düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) ile test ettiler. Ekip, küçük bir basınçlı reaktörde LDPE'yi katalizör ve hidrojen gazıyla birleştirip karışımı ısıtarak plastiği koyu bir şurup haline getirdi. 

Katalizörleri, daha önce LDPE hidrojenolizi için bildirilenlerden neredeyse iki kat daha hızlı reaksiyon hızlarına ulaştı. Katalizör ayrıca yüksek seçicilik sergileyerek, sera gazı metan gibi istenmeyen yan ürünleri en aza indirirken hedefli sıvı yakıt üretimine olanak sağladı. Araştırmacılar, bu seçiciliği, rutenyum nanopartiküllerinin MXene katmanları arasındaki mezogözenekli boşlukta stabilizasyonuna bağlıyor.

Liu, "Sadece dönüşümü hızlandırmakla kalmayıp aynı zamanda yakıt ürünlerinin kalitesini de artıran bir malzeme üretebildik. Bu gelişme, nanoyapılı mezogözenekli katalizörlerin plastik geri dönüşümünü geliştirme potansiyelini ortaya koyuyor," dedi. 

Araştırma ekibi, gelecekte katalizörü daha da geliştirmeyi ve farklı plastik türleriyle kullanılmak üzere daha geniş bir MXene bazlı katalizör kütüphanesi geliştirmeyi planlıyor. Nihayetinde, plastik atıkları bir sorun olmaktan çıkarıp bir kaynağa dönüştürmek ve bunları yalnızca çevreye yardımcı olmakla kalmayıp aynı zamanda yerel topluluklara ekonomik değer katan yakıt ve kimyasallara dönüştürmek için sektör ortaklarıyla iş birliği yapmayı umuyorlar.

KAYNAK: https://www.chemeurope.com/en/news/1187227/turning-plastic-waste-into-fuel.html