Vědci přeměnili jeden z nejobtížněji recyklovatelných plastů na vysoce výkonný motorový olej

Foto: Luke Hayes

Vědci přeměnili PVC na motorový olej

Autor původního článku: redakce

Vědci z Virginia Tech objevili způsob, jak přeměnit notoricky obtížně recyklovatelný plast PVC na klíčovou složku používanou ve vysoce výkonných mazivech, jako je motorový olej. Tato technika by mohla dát horám plastového odpadu cenný druhý život a zároveň učinit výrobu maziv udržitelnější.

Guoliang „Greg“ Liu, chemik a chemický inženýr z Virginia Tech, a jeho výzkumný tým vyvinuli metodu pro transformaci polyvinylchloridu (PVC) na polyalphaolefin, důležitou složku používanou v mazivech včetně motorového oleje. Práce, publikovaná 5. srpna v časopise Nature, by mohla nabídnout způsob, jak řešit dva samostatné environmentální problémy najednou: obtížnost recyklace PVC a potřebu vyrábět cenná průmyslová maziva udržitelněji.

Výzvy recyklace PVC

PVC je obzvláště náročné na recyklaci, protože obsahuje chlor a může zahrnovat širokou škálu přísad v závislosti na způsobu výroby. Tyto komplikace znamenají, že velké množství PVC nakonec končí na skládkách. Mezitím poptávka po mazivech, jako je motorový olej, stále roste, což může mít významné environmentální náklady na výrobu. Přeměna vyřazeného PVC na užitečnou složku maziva by tedy mohla snížit plastový odpad a zároveň vytvořit cenný nový produkt.

Proces začíná PVC podobným materiálu, který se nachází v domácí instalaci, okenních konstrukcích a dokonce i kreditních kartách. Výzkumníci umístí PVC do rozpouštědla, poté přidají chlorid hlinitý a alfa olefiny. Směs se zahřívá na 158 stupňů Fahrenheita po dobu tří hodin. Poté výzkumníci extrahují z rozpouštědla relativně hustý olej, který funguje jako mazivo.

Vývoj a testování nové metody

Projekt vyrostl z předchozí práce týmu, která byla publikována v časopisech Science a Nature Sustainability. V těchto studiích výzkumníci vyvinuli přístupy pro přeměnu jiných typů plastového odpadu na surfaktanty používané v produktech, jako jsou mýdla a detergenty. Poté, co se tyto snahy ukázaly jako úspěšné, Liu a jeho kolegové se rozhodli prozkoumat, zda by PVC mohlo být také přeměněno na něco užitečného.

Liu sestavil tým postgraduálních výzkumníků, aby se projektu věnovali. Eric Munyaneza Nuwayo, doktorand v posledním roce svého doktorského programu, byl vybrán, aby vedl úsilí. Connor S. Thompson, postgraduální student na katedře chemie, původně pracoval na jiném výzkumném projektu. Když Liu navrhl přechod na tuto novou výzvu, Thompson souhlasil, že ji přijme. Tým také zahrnoval Abby Civiello, studentku prvního ročníku, která rychle přispěla důležitými příspěvky do výzkumu.

Výsledky a budoucí plány

První experimenty se zaměřily na chemickou transformaci molekul PVC na různé materiály. „Myšlenka byla jednoduchá. PVC, jako jedna z nejaktivnějších forem polyethylenu, by mělo být snadno přeměněno na jiné molekuly nahrazením chlorových atomů jinými skupinami,“ řekl Liu. Počáteční výsledky však nebyly zvlášť užitečné. Materiály zůstaly měkké, poněkud lepkavé a nedosáhly úrovně výkonu, kterou výzkumníci chtěli.

„Jednoho dne jsem si uvědomil — pokud je tento polymer tak lepkavý a měkký, proč prostě nerozbiju polymerní řetězce na menší segmenty?“ řekl Liu. Tato změna směru se ukázala jako důležitá. Jak tým pokračoval v rozkládání PVC, vytváření nových molekul a hodnocení výsledného materiálu, Liu začal vidět, že vytvořili něco potenciálně cennějšího než konvenční recyklační produkt.

Aby zjistili, co přesně nový olej dokáže, Liu oslovil výzkumníky s další odborností. Vzorky byly zaslány Ali Erdemirovi na Texas A&M University, kde výzkumníci testovali finální materiály. Liu také spolupracoval s Williamem Goddardem na Caltechu na chemických výpočtech. Kolega z Virginia Tech Xi Chen přispěl ekonomickou a výrobní analýzou, vyvíjející modely pro to, jak by mohl být olej nakonec vyráběn ve větším měřítku.

Výzkumníci nyní chtějí učinit proces výroby maziv udržitelnější a zároveň učinit výsledný produkt dostupnějším. „Maziva jsou tichým hrdinou tam venku. Často si neuvědomujeme, že existují, ale pracují tiše. Chceme být schopni vyrábět olej ve větším měřítku, aby dosáhl více lidí na světě,“ řekl Liu.