Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

PDK – plastik przyszłości rozwiąże problem recyklingu tworzyw sztucznych?

Recommended Posts

Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) opracowali plastik nowej generacji, który można wielokrotnie poddawać recyklingowi, nadając mu różne kształty i kolory. Obecnie plastik, ze względu na to, że zawiera najróżniejsze dodatki jak barwniki, wypełniacze czy opóźniacze zapłonu, stanowi poważny problem, m.in. dlatego, że tylko niewielka jego część może zostać poddana recyklingowi. Nawet najłatwiejszy w recyklingu PET jest powtórnie wykorzystywany jedynie w 20-30%.

Materiał opracowany w Berkeley Lab może całkowicie zmienić reguły gry. Nowy plastik można rozłożyć na molekuły, a później ponownie je złożyć w dowolny kształt czy kolor, nie tracąc przy tym jego właściwości ani jakości. O opracowaniu nowego materiału, nazwanego PDK poli(diketoenoamina), poinformowano na łamach Nature Chemistry.

Większość plastiku nie powstała z myślą o recyklingu. My odkryliśmy nowy sposób na tworzenie plastiku, który bierze pod uwagę recykling z perspektywy molekularnej, mówi główny autor badań, Peter Christensen.

Wszystkie plastiki tworzone są z dużych molekuł, polimerów. Te z kolei składają się z powtarzalnych sekwencji krótszych monomerów zawierających węgiel. Problem z recyklingiem plastiku polega na tym, że związki chemiczne, które są dodawane doń, by był użyteczny, powodujące np. że jest elastyczny, wytrzymały, twardy itp., bardzo silnie łączą się z monomerami i pozostają w nich nawet podczas procesu recyklingu. Jako, że ścisłe oddzielenie od siebie plastików zawierających różne dodatki nie jest możliwe, plastik jest w procesie recyklingu rozdrabniany i roztapiany, ale trudno jest przewidzieć, jakie właściwości będzie miał produkt wyjściowy. To zaś oznacza, że plastik poddany recyklingowi jest znacznie mniej użyteczny niż ten nowo wyprodukowany. W związku z tym większość plastiku trafia na wysypiska lub do spalarni.

Jako, że ludzkość nie ma najmniejszego zamiaru rezygnować z plastiku, a materiał ten staje się coraz większym problemem dla środowiska naturalnego, jednym praktycznym rozwiązaniem jest stworzenie plastiku, który można bez problemu poddać recyklingowi. Teraz pojawiła się na to szansa. Plastik, który można bez końca poddawać recyklingowi może być tworzony z polimerów zbudowanych z PDK.

W PDK nienaruszalne wiązania tradycyjnego plastiku zostały zastąpione odwracalnymi wiązaniami, które pozwalają na efektywny recykling materiału, mówi materiałoznawca Brett Helms z Berkeley Lab. W przeciwieństwie do tradycyjnego plastiku monomery PDK można odzyskiwać i odczepić od nich każdy związek chemiczny. Cały proces jest wyjątkowo prosty i polega na zanurzeniu materiału w silnym kwasie. Ten oddziela monomery od dołączonych doń związków.

Do odkrycia niezwykłych właściwości plastiku bazującego na PDK doszło, gdy Christensen eksperymentował z różnymi kwasami dodawanymi do kleju zawierającego PDK i zauważył, że skład kleju się zmienił. Zaintrygowany tym zbadał swoją próbkę za pomocą jądrowego rezonansu magnetycznego. Ku naszemu zdziwieniu w próbce mieliśmy oryginalne monomery, mówi Helms.

Naukowcy przystąpili do eksperymentów i okazało się, że kwas nie tylko rozbija polimer PDK na monomery, ale również uwalnia monomery od wszelkich dodatków. Następnie uczeni dowiedli, że takie monomery mogą zostać ponownie połączone w polimery, a z polimerów tych można wyprodukować plastik, który nie odziedziczy żadnych właściwości po wcześniejszym materiale. To zaś oznacza, że powstał plastik, z którego można np. wyprodukować torbę foliową, tę z kolei można przerobić na część samochodową, z której po zużyciu powstanie pasek do zegarka.

Znajdujemy się w takim punkcie historii, w którym musimy zacząć myśleć o przyszłej infrastrukturze radzącej sobie z segregacją i przetwarzaniem naszych śmieci. Jeśli taka infrastruktura będzie tworzona z myślą o recyklingu PDK i podobnych plastików, to będziemy w stanie bardziej efektywnie pozbyć się plastiku z gleby i oceanów. To dobry czas, by pomyśleć o projektowaniu materiałów i zakładów przetwórczych umożliwiających obieg plastiku w gospodarce, dodaje Helms.

Teraz badacze chcą skupić się na stworzeniu całego wachlarza plastiku PDK o różnych właściwościach termicznych i mechanicznych. Chcą udowodnić, że ich materiał nadaje się do przemysłu odzieżowego, druku 3D i produkcji pianek technicznych. Będą też szukali sposobów na wzbogacenie poli(diketoenoaminy) o materiał pochodzenia roślinnego i z innych źródeł odnawialnych.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Czyli teraz "wystarczy" opracować metodę oddzielania pdk od innych plastików

  • Haha 1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na ETH Zurich powstało niezwykle lekkie, 18-karatowe złoto, do którego wytworzenia użyto plastikowej matrycy w miejsce stopu metali. Lekkie złoto znajdzie zastosowanie w jubilerstwie, przede wszystkim przy produkcji zegarków, gdzie niewielkie zwiększenie wagi może być bardzo uciążliwe ale posiadacza zbyt ciężkiego zegarka.
      Lekkie złoto to dzieło Leonie van't Hag z zespołu profesora Raffaele Mezzengi. Waży ono od 5 do 10 razy mniej niż standardowe 18-karatowe złoto, które jest zwykle wykonane z 3/4 złota i 1/4 miedzi. Taki stop ma gęstość około 15 g/cm3.
      Gęstość nowego materiału wynosi zaledwie 1,7 g/cm3 i wciąż jest to jak najbardziej prawdziwe 18-karatowe złoto. Zamiast stopu metali van't Hagn, Mezenga i ich zespół wykorzystali włókna proteinowe i polimer, z których utworzyli matrycę, na którą nałożyli cienkie nanokryształy złota. Same nanokryształy zawierają też wiele pustych niewidocznych gołym okiem przestrzeni. Uczeni opisali swoje badania na łamach Advanced Functional Materials.
      Cały proces produkcyjny przebiegał następująco: najpierw wszystkie składniki umieścili w wodzie, tworząc układ dyspersyjny. Po dodaniu soli zamienił się on w żel. Następnie wodę zastąpiono w nim alkoholem. Całość umieszczono w specjalnej komorze, gdzie w warunkach wysokiego ciśnienia i w atmosferze nadkrytycznego CO2 doszło do wymieszania się alkoholu i dwutlenku węgla. Po zmniejszeniu ciśnienia całość zamieniła się w homogeniczny aerożel. Następnie za pomocą wysokiej temperatury pozbyto się polimerów i nadano całości ostateczny kształt.
      To złoto ma właściwości plastiku. Gdy upadnie na twardą powierzchnię, wydaje taki dźwięk, jak tworzywo sztucznej. Jednak ma połysk złota, można go polerować i obrabiać jak złoto. Co więcej można też dopasować jego twardość do przewidywanych zastosowań. Można też zmienić jego kolor zmieniając kształt tworzących go nanocząstek. Jeśli np. użyjemy sferycznych nanocząstek, złoto będzie miało fioletowy połysk. Możemy w ten sposób uzyskać wszystkie rodzaje złota o potrzebnych nam właściwościach.
      Mezzenga mówi, że „plastikowe” złoto będzie szczególnie użyteczne w jubilerstwie i wytwarzaniu zegarków, gdzie dużą rolę odgrywa waga produktu. Nadaje się też do roli katalizatora, do zastosowania w elektronice czy w osłonach przed promieniowaniem.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Polak zużywa średnio ok.160 kg opakowań rocznie; to mniej niż średnia w UE, ale zużycie stale rośnie – podał Polski Instytut Ekonomiczny. Branża opakowań będzie jednak musiała wkrótce zmierzyć się z nowymi regulacjami dotyczącymi recyklingu odpadów.
      W najnowszym wydaniu „Tygodnika Gospodarczego PIE” eksperci instytutu poinformowali, że w naszym kraju produkuje się ok. 6 mln ton opakowań rocznie. Sektor ten ma 3,4-proc. udział w całym przetwórstwie przemysłowym w Polsce – niemal dwukrotnie więcej niż średnia unijna.
      W Polsce dominują opakowania z tworzyw sztucznych (około 40 proc.), które składają się po połowie z opakowań elastycznych (torebki, folie itd.) i opakowań sztywnych (butelki, pudełka itd.). Opakowania z papieru to około 37 proc., metali lekkich – 12 proc., a szkła – około 10 proc. Głównymi odbiorcami opakowań są producenci żywności, którzy odpowiadają za wykorzystanie ponad 60 proc. opakowań, branża farmaceutyczna (7 proc. udział) i kosmetyczna (6 proc.). Pozostała część zapotrzebowania na opakowania pochodzi od producentów chemii gospodarczej i innych towarów przemysłowych – napisali eksperci PIE.
      Wprawdzie średnie zużycie opakowań w Unii Europejskiej na mieszkańca jest wyższe (ok. 180 kg) niż w Polsce (niecałe 160 kg), to jednak w ostatnich latach zużycie opakowań na potrzeby towarów sprzedawanych w Polsce rosło dynamicznie, o blisko 12 proc. w skali roku – podkreślił instytut.
      Eksperci zwrócili uwagę, że na dalszy rozwój branży opakowań wpływ będą miały nowe regulacje Unii Europejskiej, zmierzające do ograniczenia produkcji odpadów oraz maksymalizacji odzysku materiałów w europejskich gospodarkach. Do lipca 2020 r. powinny zostać uchwalone krajowe przepisy regulujące wdrożenie przepisów wynikających z Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2018/852 w sprawie opakowań i odpadów opakowaniowych – czytamy.
      PIE szacuje, że zmiany najmocniej odczują producenci towarów plastikowych i jednorazowego użytku. Ograniczenie dotyczące zużycia wyrobów jednorazowych dotknie około 10 proc. wolumenu produkcji brutto, głównie małych i średnich firm. Natomiast podwyżki opłat za recykling, a w niektórych przypadkach także opłat pokrywających koszty sprzątania przestrzeni publicznej, czyli tzw. rozszerzona odpowiedzialność producenta (ROP), będzie jednym z największych wyzwań dla branży – ocenił PIE.
      Zdaniem ekspertów rozszerzona odpowiedzialność producenta powinna obniżyć popyt na opakowania, które trudniej poddać recyklingowi. W tym przypadku głównymi poszkodowanymi mogą być producenci opakowań plastikowych.
      Na dalszy rozwój branży opakowań istotny wpływ będą mieć też zmiany preferencji konsumentów. Z jednej strony, obserwuje się rosnące zainteresowanie ekologicznymi opakowaniami oraz ograniczeniem zużycia surowców. Z sondażu ARC Rynek i Opinia wynika, że 84 proc. Polaków deklaruje, że gdyby były dostępne produkty w opakowaniach zwrotnych, chętnie by z nich korzystali – napisano. Z drugiej jednak strony, zmieniający się model życia rodziny, rosnące dochody oraz zapotrzebowanie na dania gotowe, zwiększa popyt na opakowania.
      Instytut przywołał też raport „Rewolucja opakowań. Polscy producenci wobec zmian regulacji i preferencji konsumentów”, z którego wynika, że dostosowanie się branży opakowań do nowych przepisów UE będzie wymagało zdolności współpracy między podmiotami w całym łańcuchu dostaw.
      Zgodnie z przepisami UE producenci m.in. produktów w opakowaniach będą finansować zbieranie i zagospodarowanie odpadów opakowaniowych na poziomie znacznie wyższym niż ma to miejsce obecnie. Unijne regulacje wyznaczają też nowe cele dla ponownego użycia i recyklingu odpadów komunalnych. Do 2025 roku kraje UE zobowiązane są zagospodarować w ten sposób 55 proc. odpadów, do roku 2030 – 60 proc., a do 2035 roku – 65 proc. Obecne przepisy zobowiązują państwa członkowskie do zagospodarowania (recyklingu i ponownego użycia) 50 proc. odpadów w roku 2020.
      Wyznaczono też cele dla recyklingu odpadów opakowaniowych. W odniesieniu do wszystkich opakowań, cel ten wyniesie 65 proc. do roku 2025 i 70 proc. do roku 2030. W przypadku opakowań z tworzyw sztucznych to odpowiednio: 50 i 55 proc., opakowań drewnianych: 25 i 30 proc., opakowań z metali żelaznych: 70 i 80 proc., aluminiowych: 50 i 60 proc., szklanych: 70 i 75 proc., a papierowych i kartonowych: 75 i 85 proc.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W Parku Narodowym Khun Sathan znaleziono martwego ok. 10-letniego byka jelenia. W jego przewodzie pokarmowym było aż 7 kg śmieci - opakowania po kawie rozpuszczalnej i makaronie instant, plastikowe torby, gumowe rękawice czy męska bielizna. Wg Kriangsaka Thanompuna, dyrektora Departamentu Parków Narodowych i Ochrony Dzikiej Przyrody, zwierzę musiało się żywić plastikiem na długo przed śmiercią.
      Na ciało samca natrafił strażnik, który 25 listopada patrolował okolicę. Specjaliści uważają, że odpady doprowadziły do niedrożności jelita, ale by to potwierdzić, zostaną przeprowadzone badania.
      Dyrektor ujawnia, że planowany jest 3-etapowy program, który ma doprowadzić do tego, że lokalni mieszkańcy będą zbierać tworzywa i inne odpady w okolicach parku narodowego. Mówi się o powstaniu komitetu ds. zarządzania odpadami i edukacji, która zapobiegnie śmieceniu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykańscy naukowcy opracowali syntetyczne rozwiązanie, które wykazuje fototropizm, czyli podąża za kierunkiem padającego światła. Jest ono porównywane do sztucznego słonecznika. Opis systemu SunBOT (od ang. sunflower-like biomimetic omnidirectional tracker) ukazał się w periodyku Nature Technology.
      Akademicy podkreślają, że wiele sztucznych materiałów wykazuje reakcje nastyczne, co oznacza. że kierunek wygięcia nie zależy od tego, z jakiego miejsca działa bodziec. Niestety, dotąd żaden nie wykrywał i nie podążał precyzyjnie za kierunkiem bodźca, a więc nie wykazywał tropizmu.
      SunBOT powstał z połączenia 2 rodzajów nanomateriałów: światło- i termowrażliwego. Pierwszy pochłania światło i przekształca je w ciepło, drugi zaś kurczy się pod wpływem ekspozycji na ciepło.
      Zespół nadał polimerowi formę łodygi i oświetlał ją pod różnymi kątami. Okazało się, że łodyga wyginała się, nakierowując się na źródło światła. Jak tłumaczą Amerykanie, światło było absorbowane przez konkretny fragment łodygi, a powstające ciepło prowadziło do kurczenia się materiału po stronie źródła światła, przez co łodyga wyginała się w jego kierunku. Łodyga zatrzymywała się, gdy zaczynała częściowo zasłaniać promień.
      Podczas testów na łodydze umieszczano też "kwiat" będący małym panelem słonecznym. Wyniki pokazują, że urządzenie można wykorzystać do utrzymania ogniw fotowoltaicznych nakierowanych na słońce (znacząco podwyższa to ich wydajność).
       

       


      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...