Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Wiele firm pracuje nad tworzywami, które byłyby równie lekkie i odporne jak plastik, a przy tym w pełni biodegradowalne. A co, gdyby można je robić... ze śmieci? Nowoczesna,ekologiczna, bo bezodpadowa (konwersja surowiec-produkt sięga 100%) i ekonomiczna (nie wymaga wysokich temperatur ani kosztownych katalizatorów) metoda uzyskiwania organicznych monomerów powstaje właśnie w IChF PAN.

Bez tworzyw sztucznych nie sposób w zasadzie wyobrazić sobie współczesnego świata, ale plastik, jakim go dziś znamy, jest zarazem wielkim zagrożeniem. Zaśmieca dosłownie każdy zakątek świata, znajdziemy go w głębi Rowu Mariańskiego i na Mt. Evereście. Każdy z nas – chcąc nie chcąc – zjada podobno co tydzień 5 gramów plastiku, tyle, ile wystarczyłoby na kartę kredytową, a nie są to związki obojętne dla zdrowia

A co, gdyby udało się zastąpić plastik tworzywem równie lekkim, równie odpornym, a przy tym w pełni biodegradowalnym? To idea, nad którą pracuje zespół naukowców z IChF, pod kierunkiem prof. Juana Carlosa Colmenaresa. Na warsztat wzięli pospolity produkt – hydroksymetylofurfural (HMF) – który na skalę przemysłową otrzymuje się w wyniku kwasowej hydrolizy cukrów otrzymywanych m.in. z celulozy, ligniny czy inuliny. Przekształcili go w aldehyd, 2,5-diformylofurfural (DFF), związek, który znajduje zastosowanie w tak wielu dziedzinach przemysłu, że trzeba by paru linijek, żeby je wszystkie wymienić. Można go wykorzystać do produkcji leków, kosmetyków, zapachów, środków chemicznych, paliw, ale przede wszystkim – przyjaznego środowisku plastiku.

Chcemy, żeby można było zastąpić PETy czymś, co rozkładałoby się kilka miesięcy, najwyżej kilka lat, objaśnia prof. Colmenares. Dzisiejsze plastiki, tworzone z ropy naftowej zawierają ftalany i inne plastyfikatory, taką „zupę” związków organicznych, a nawet nieorganicznych, i żadna bakteria ani grzybek ich nie rozkłada sam z siebie. Dlatego tak długo zalegają w lasach i morzach. W tworzywach wyprodukowanych na bazie DFF są furany – cukry, a to, co przychodzi z przyrody, przyroda lepiej przyjmuje, tłumaczy dalej profesor.

Były już testy takich polimerów. Rozkładają się one do monomerów przypominających cukry. A cukry to łakomy kąsek dla wielu mikroorganizmów. Nawet, gdyby butelkę z takiego tworzywa wyrzucić do lasu, to się rozłoży o wiele szybciej niż konwencjonalne polimery, najdalej po paru latach. Nie sam produkt (DFF) jednak jest tu nowością, lecz metoda jego uzyskiwania, opisana w pracy opublikowanej w Applied Cat. B. Do tej pory potrzeba do tego wysokich temperatur (rzędu 100-150 st. C) i skomplikowanej technologii, co sprawiało, że choć ekologiczny, nie mógł konkurować z produktami z ropy naftowej.

Zespołowi prof. Colmenaresa wystarcza skonstruowana przez nich puszka – fotoreaktor, światło (na razie to lampy LED emitujące bliskie UV – 375 nm, ale docelowo energii ma dostarczać po prostu słońce) i katalizator, którym są nanopręciki ditlenku manganu. Są długie i bardzo, bardzo cienkie, a ich budowa zwiększa absorpcję światła. Dzięki unikatowym właściwościom termo-foto-katalitycznym ditlenku manganunanopręciki mają o wiele większą powierzchnię kontaktu z cząsteczkami materiału wyjściowego i lepiej go aktywują.Tak, że praktycznie cały HMF zmienia się w DFF. 100%!, ekscytuje się profesor.

Jest to metoda bezodpadowa, bez dodatku tlenu i dodatkowych związków (np. nadtlenku wodoru H2O2). Wystarczy tlen z powietrza, by uzyskać czysty monomer potrzebny do produkcji polimerów liniowych i... np. takich butelek. Nawet nanopręciki można wykorzystywać wielokrotnie jako fotokatalizator, bo DFF ich nie niszczy, nie uwalnia jonów manganu 2+ i 4+, dzięki czemu nie trzeba go też oczyszczać. Temperatura może być pokojowa a ciśnienie –atmosferyczne. Jest to przy tym bardzo tani i powszechny materiał (tlenek manganu to nie jest platyna, złoto czy srebro), a i metoda produkcji  jest prosta. One się po prostu wytrącają i wystarczy dobrać odpowiednie warunki, żeby proces był wydajny, opowiada o wynalazku prof. Colmenares.

Teraz ogranicza nas pojemność reaktora, ale gdy zmienimy go w przepływowy, będziemy mogli sporo zwiększyć produkcję. No i uzyskać patent, dodaje. A czy taki szybko rozkładający się plastik nie rozłoży się za szybko? Zanim np. zdążymy wypić nalany do niego sok? Nie, śmieje się profesor, praktycznie potrzeba do rozkładu kilku lat, ale gdyby nawet reakcja zaszła szybciej, to użytkownik najwyżej napiłby się troszkę „dobrego” plastiku. Takiego, który jest nieszkodliwy dla organizmu. Zostałby po prostu zdegradowany przez nasze jelitowe bakterie i ich enzymy.

Do tego metoda opracowana przez zespół pod kierunkiem profesora Colmenaresa wykorzystuje... śmieci. Coś, co w przeciwnym razie trafiałoby np. do rzek zatruwając wodę, albo wymagałoby dużych nakładów w zakresie oczyszczania, jak to jest obecnie z odpadami przemysłu papierniczego. Obecnie z takich odpadów można robić np. bioetanol, albo spalać je, żeby dostarczyć energii dla własnej produkcji, ale gdyby udało się je wykorzystać lepiej, byłaby to niesamowita rzecz. Zresztą, odpadów starczy na wszystko. A gdyby pokazać, że można na tym zarobić, zaraz znalazłoby się wielu ludzi do ich sprzątania, mówi profesor. Polska jest np. wielkim producentem jabłek i soku, ale czy wiemy, co się dzieje z tymi wszystkimi skórkami i odpadkami? Niewiele, choć co roku „produkujemy” tego setki ton. To się wylewa do ścieków, to zanieczyszcza wodę, zabiera tlen, a wtedy koniec z całym wodnym życiem, martwi się profesor.

Tymczasem tam są wszystkie cukrowate, pektynowe, lewulinowe związki, z których można wytwarzać nawet lekarstwa. Można wytwarzać bardzo pożądane związki z czegoś, co nie jest z ropy ani z węgla, tylko z odpadów. To jest hasło „jak zrobić coś z niczego”.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mój entuzjazm chłodzi fakt, że słyszeliśmy już wielokrotnie, o podobnych pomysłach i nic z tego nie wychodziło. Mam jednak wielką nadzieję, że tym razem metoda okaże się opłacalna i wydajna. To by było coś wielkiego!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Potrzeba nam mądrych ludzi do wprowadzenia w życie mądrych rzeczy. Niestety władza jest głupia. Mam nadzieję że jednak zdarzy się cud i ktoś wprowadzi mądre rozwiązania. Są ich całe szafy, sejfy i dyski.

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

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Wszyscy widzieliśmy zdjęcia żółwi umierających w męczarniach po zaplątaniu się w plastikowe odpady i czytaliśmy o martwych wielorybach, w których żołądku znaleziono kolosalne ilości plastiku. Teraz dowiadujemy się plastik powoduje masowe zgony... krabów pustelników.
      Naukowcy, którzy odbyli wyprawy badawcze na Wyspy Kokosowe odkryli, że plastikowe odpady zabiły ponad pół miliona krabów. Uczeni oszacowali, że na plażach wysp znajduje się około 414 milionów plastikowych odpadów. Setki tysięcy martwych krabów znaleziono wewnątrz pojemników, z których nie były w stanie się wydobyć. Podobna sytuacja ma miejsce na innych odległych wyspach Pacyfiku.
      Badania zostały przeprowadzone przez zespół z Instytutu Badań Morskich i Antarktycznych Uniwersytetu Tajwańskiego, pracujący pod kierunkiem doktor Jennifer Lavers.
      Gdy ocenialiśmy zanieczyszczenie plaż plastikiem uderzyło nas, w jak wielu plastikowych pojemnikach znajdowały się kraby, zarówno martwe jak i żywe. Zdecydowaliśmy się więc rozszerzyć nasze badania na ocenę liczby plastikowych pojemników w ogóle, liczby otwartych plastikowych pojemników oraz liczby pojemników, w których znajdowały się uwięzione kraby. Stwierdziliśmy, że na Wyspach Kokosowych z powodu plastiku zginęło ponad 500 000 krabów pustelników, a na Wyspie Hendersona kolejnych 60 000, mówi uczona. Z wyliczeń wynika, że na Wyspach Kokosowych plastik zabił 570 000 krabów, a na oddalonej o kilkanaście tysięcy kilometrów Wyspach Hendersona było to 61 000 zwierząt.
      To najprawdopodobniej pierwsze badania pokazujące, jak wiele krabów ginie przez plastik na plażach. A dane tylko z tego jednego badania pokazują, jak olbrzymie zagrożenie stwarza plastik dla populacji krabów.
      Alex Bong, kurator w londyńskim Muzeum Historii Naturalnej, wyjaśnia, że kraby pustelniki przychodzą na świat bez skorupy, szukają więc schronienia. Gdy krab pustelnik poszukując pożywienia bądź schronienia wejdzie do plastikowego pojemnika i tam ginie, wysyła sygnał chemiczny, który mówi, że doszło do zwolnienia muszli. Sygnał ten zwabia inne kraby, które w taki sposób wpadają w śmiertelną pułapkę.
      Jako, że to pierwsze badania tego typu i brak jest materiału porównawczego, Lavers chce przeprowadzić kolejne, by stwierdzić, jak plastikowe odpady wpływają na populację krabów.
      Już z wcześniejszych badań wiemy, że populacja krabów pustelników spada. Teraz być może znaleźliśmy przyczynę tego spadku. Kraby pustelniki odgrywają niezwykle ważną rolę w ekosystemie, użyźniając glebę, rozprzestrzeniając nasiona i zjadając detrytus (martwe szczątki roślin, zwierząt i ich odchody).
       


      « 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
      Papierosowe filtry to najbardziej rozpowszechniony plastikowy odpad na Ziemi. Każdego roku ludzie wypalają około 5,6 biliona (5 600 000 000 000) papierosów, a 2/3 niedopałków jest wyrzucanych przez palaczy byle gdzie. To oznacza, że każdego roku na trawnikach, w lasach, na chodnikach i w rowach ląduje 4,5 biliona filtrów. Od lat 80. ubiegłego wieku niedopałki stanowią nawet do 40% wszystkich śmieci znajdowanych na ulicach miast i na plażach. Włókna z filtrów papierosowych znaleziono nawet na dnie rowów oceanicznych.
      Naukowcy z londyńskiej Szkoły Higieny i Medycyny Tropikalnej oraz San Diego State University apelują na łamach The British Medical Journal o wprowadzenie globalnego zakazu stosowania filtrów papierosowych. Zwracają uwagę, że w wielu krajach wprowadza się zakaz stosowania wielu jednorazowych plastikowych produktów, a tymczasem zapomina się o najbardziej rozpowszechnionym niebiodegradowalnym odpadzie na planecie.
      Filtry papierosowe po raz pierwszy pojawiły się w latach 50. ubiegłego wieku, wraz z pojawieniem się pierwszych pytań o szkodliwość palenia papierosów. Bardzo szybko się rozpowszechniły, a przemysł tytoniowy przekonał palaczy, że filtr czyni papierosy bezpieczniejszymi. Obecnie wiemy, że to kłamstwo. Zresztą jedno z wielu kłamstw stworzonych przez przemysł tytoniowy w celu zwiększenia sprzedaży papierosów. Kawałek plastikowego filtra pozwala producentowi z jednej strony zaoszczędzić na tytoniu, a z drugiej umożliwia przekonanie ludzi, że papierosy z filtrem są bezpieczniejsze. Tymczasem, jak odkrył chemik Claude Teague pracujący dla firmy tytoniowej RJ Reynolds, zmiana koloru filtra podczas palenia papierosa jest spowodowana przez zmianę pH octanu celulozy stosowanego w filtrach.
      Filtry zmniejszają ilość smoły z papierosów tylko w... maszynach testowych. Gdy papieros jest palony przez człowieka, filtr nie zatrzymuje smoły. Jak piszą autorzy artykuły, opublikowanego na łamach The British Medical Journal, przemysł tytoniowy szybko zdał sobie z tego sprawę i delikatnie zmienił pole swoich zainteresowań, z prób znalezienia skutecznego filtra na wykorzystanie faktu istnienia filtra do lepszego marketingu swoich produktów. Pojawiły się takie pojęcia jak „light”, "o niskiej zawartości smoły” czy „naturalny”. W wielu krajach użycie tych terminów jest zakazane, logicznym więc wydaje się wykonanie następnego kroku i zakazanie następnego elementu przesłania przemysłu tytoniowego: filtrów, o których wiemy, że są nieskuteczne.
      Autorzy propozycji zakazania filtrów zwracają uwagę, że przemysł tytoniowy, w przeciwieństwie do wielu producentów innych odpadów, nigdy nie został przymuszony do redukcji ilości odpadów związanych z paleniem papierosów. Co więcej, dzięki odpowiednim zabiegom marketingowym opinia publiczna nigdy nie zwróciła uwagi na najbardziej rozpowszechniony odpad na Ziemi – filtry papierosowe. Wielu innych producentów odpadów było celem negatywnych kampanii, politycy i opinia publiczna wymuszali na nich proekologiczne działania. Przemysłu tytoniowego nigdy to nie spotkało. Nawet teraz, gdy wiadomo, że filtry są nieskuteczne i są najbardziej rozpowszechnionym odpadem, to problemu tego w ogóle nie uwzględnia się w międzynarodowych programach walki z paleniem tytoniu.
      Autorzy propozycji przyznają, że nie rozumieją, dlaczego unijna dyrektywa dotycząca zakazu stosowania niektórych przedmiotów jednorazowego użytku nie obejmuje filtrów papierosowych. Przypominają jednak, że przemysł tytoniowy prowadzi intensywne działania lobbingowe, których celem jest odwrócenie uwagi od szkodliwości jego produktów.
      Epidemia palenia tytoniu jest główną przyczyną śmierci i niepełnosprawności na całym świecie. Problem ten, podobnie jak globalne ocieplenie, będzie istniał, póki kraje nie podejmą zdecydowanych działań. W przeszłości wiele osób wątpiło w możliwość powstania barów, pubów czy samolotów wolnych od tytoniu. Pomysł, by na paczkach papierosów pojawiało się ostrzeżenie o szkodliwości palenia wydawał się niemożliwy do zrealizowania. Może nadszedł czas na podobne radykalne działania, w których połączymy troskę o zdrowie i o środowisko. Jeśli nie wyeliminujemy bilionów filtrów, które każdego roku zaśmiecają naszą planetę, podważymy działania mające na celu zmniejszenie ilości plastikowych odpadów i stracimy możliwość zakończenia epidemii palenia tytoniu, czytamy w The British Medical Journal.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Szwedzcy naukowcy z Uniwersytetu Technologiczne Chalmers opracowali wydajną metodę rozbijania dowolnego tworzywa sztucznego na molekuły. Uzyskany w ten sposób gaz można następnie wykorzystać do produkcji tworzywa o takiej samej jakości, co produkt oryginalny. Nowa technologia nadaje się do zastosowania w już istniejących zakładach przeróbki odpadów sztucznych.
      Nie zapominajmy, że plastik to fantastyczny materiał. Dzięki niemu mamy produkty, o których bez niego moglibyśmy tylko pomarzyć. Problemem jest fakt, że jego produkcja jest tak tania, iż bardziej opłaca się wytwarzać nowe tworzywa sztuczne z ropy niż zajmować się recyklingiem plastikowych odpadów, mówi Henrik Thunman.
      Naukowcom udało się jednak opracować proces, który może to zmienić.
      Dzięki znalezieniu odpowiedniej temperatury, około 850 stopni Celsjusza, odpowiedniego tempa i czasu ogrzewania, wykazaliśmy, że w ciągu godziny możemy zamienić 200 kilogramów tworzyw sztucznych w użyteczny gaz. Ten można następnie przetworzyć na poziomie molekularnym i uzyskać plastik takiej samej jakości jak ten oryginalny, wyjaśnia Thunman.
      Obecnie na świecie przetwarza się jedynie niewielką część tworzyw sztucznych, a i tutaj zwykle po przetworzeniu uzyskuje się plastik niskiej jakości. Większość tego typu materiałów ląduje na wysypiskach lub jest spalana. Obecnie wykorzystywane technologie pozwalają przeważnie na uzyskiwanie po recyklingu tworzywa coraz gorszej jakości. W końcu jest ona tak zła, że nie pozostaje nic innego niż takie tworzywo wyrzucić lub spalić. My skupiliśmy się na przechwyceniu atomów węgla z plastiku i wykorzystaniu ich do stworzenia tworzywa o oryginalnej jakości. W ten sposób uzyskaliśmy rzeczywisty recykling, dodają Szwedzi.
      Twórcy nowej metody informują, że nie tylko nadaje się ona do pracy z każdym rodzajem tworzyw sztucznych, ale można ją stosować na wielką skalę, tam, gdzie trzeba przetwarzać dziesiątki tysięcy ton odpadów. Ze szczegółami szwedzkiej technologii można zapoznać się w artykule opublikowanym na łamach Sustainable Materials and Technologies.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Filtr stworzony na Uniwersytecie w Exeter może rozłożyć plastikowe mikrowłókna, które trafiają do wody podczas prania ubrań. Inteligentny filtr je wychwytuje i za pomocą zestawu enzymów rozkłada do 2 produktów: kwasu tereftalowego i glikolu etylenowego. W wysokich stężeniach związki te mogą być toksyczne, ale ilość wody wykorzystywana w czasie prania wystarczy do rozcieńczenia ich do bezpiecznego poziomu.
      Filtr opracowało 10 studentów z różnych kierunków. By rozpocząć produkcję filtra i jego montowanie w urządzeniach, grupa PETexe współpracuje z partnerami przemysłowymi, np. firmą Miele.
      Syntetyczne włókna, takie jak poliester czy nylon, stanowią sporą część materiałów ubraniowych. Mikrowłókna uwalnianie w czasie każdego prania spływają do oceanu. Przez to znajdują się w wodzie z kranu, jedzeniu, które spożywamy, a nawet w powietrzu, którym oddychamy. Nasz inteligentny filtr, zaprojektowany tak, by pasował do odpływu pralek, wychwytuje ok. 75% tych włókien i je rozkłada - wyjaśnia Rachael Quintin-Baxendale.
      Quintin-Baxendale dodaje, że rozłożenie w ten sposób większych kawałków plastiku zajęłoby dużo czasu, ale mikrowłókna są tak drobne, że mamy nadzieję rozłożyć je w pełni pomiędzy praniami. Obecnie eksperymentujemy z różnymi stężeniami enzymów, aby znaleźć optymalne warunki do tego procesu.
      Lydia Pike opowiada, że polimerem najczęściej wykorzystywanym w ubraniach jest poli(tereftalan etylenu), PET. Podstawowym enzymem stosowanym przez nas do rozłożenia go jest PETaza.
      Oprócz tego studenci pracują nad aplikacją, która pozwoli ludziom monitorować proces i zarządzać filtrem. Dzięki niej możliwe też będzie udostępnianie danych; członkowie PETexe wykorzystają je do poprawienia wydajności enzymów.
      Choć na obecnym etapie skupiamy się na pralkach, możliwe, że działające na podobnych zasadach filtry znajdą zastosowanie w fabrykach materiałów i w stacjach uzdatniania wody.
      Projekt jest wspierany i sponsorowany przez różne podmioty, w tym Google'a. Filtr uzyskiwany za pomocą drukarki 3D został stworzony na listopadowy iGEM (International Genetically Engineered Machine), czyli konkurs z dziedziny biologii syntetycznej organizowany przez MIT. PETexe ma jednak nadzieję, że pomysł uda się dalej rozwinąć...

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