Środowisko

Plastikowa rewolucja

Autor: Agata Kukwa

Są tanie, praktyczne i do tej pory niezastąpione. Jednorazowe siatki, torby czy reklamówki od dawna zalewają wysypiska śmieci. Utylizacja tworzyw sztucznych jest stosunkowo droga i może stanowić zagrożenie dla środowiska. Naukowcy z Argonne National Laboratory w Illinois są zdania, że zużyte torby mają zbyt duży potencjał by pozbywać się ich w ten sposób.

Istnieją różne metody walki z rosnąca ilości odpadów polimerowych. Obecnie stosuje się specjalne dodatki (TDTA – Totally Degradable Plastics Additives), które mają na celu przyspieszenie degradacji tworzywa, z którego wykonane są siatki. Recykling tworzyw sztucznych jest efektywny, tylko gdy poszczególne ich rodzaje zostaną od siebie oddzielone. Mieszanie materiałów o różnym składzie chemicznym ogranicza możliwości przetwarzania ich w nowe produkty. Z punktu widzenia recyklingu materiałowego, przyspieszające degradację polietylenu dodatki obniżają jakoś surowców wtórnych.

Dostępne w sklepach torby na zakupy wykonane są przeważnie z jednego z dwóch rodzajów polietylenu – HDPE (high density poliethylene) oraz LDPE (low density poliethylene). Polietylen jest polimerem etenu i stanowi świetne źródło węgla, które wykorzystali naukowcy z Argonne National Laboratory. Opracowali metodę pozwalająca na przekształcanie zużytych toreb wykonanych z HDPE lub LDPE w węglowe, wielowarstwowe nanorurki.

Nanorurki węglowe mają strukturę walca pustego w środku, którego ściany stanowi jedno- lub kilkuatomowa warstwa podobna do struktury grafitu (grafen). Są wytrzymałe, elastyczne, przewodzą ciepło oraz wykazują właściwości paramagnetyczne. Dzięki międzycząsteczkowym oddziaływaniom Van der Waalsa łączą się we włókna, które mogą być wykorzystywane zarówno w nanotechnologii jak i w skali makro.

Wiadomo już, że nanorurki mogą być z powodzeniem stosowane do usuwania nieorganicznych zanieczyszczeń wody, produkcji układów elektronicznych, a nawet baterii. Głównym ograniczeniem w wykorzystaniu tych technologii był brak efektywnej i taniej metody wytwarzania nanorurek w dużych ilościach.

Większość poznanych do tej pory metod produkcji nanorurek wymaga zastosowania próżni i otaczającego gazu aby uchronić węgiel przed utlenianiem wysokotemperaturowym. Inne techniki natomiast potrzebują sporych nakładów energii ograniczając się tylko do produkcji na małą skalę. Przekształcanie polietylenu ze zużytych siatek w węglowe nanorurki pozwoliło na opracowanie taniej, prostej i efektywnej metody, która stwarza ogromne nadzieje na wykorzystanie jej na skalę przemysłową.

Proces przeprowadza się w zamkniętym reaktorze w otoczeniu powietrza lub gazu obojętnego w temperaturze 700oC. Dodatek octanu kobaltu (20% objętości) skutkuje „wzrostem” wielowarstwowych nanorurek zbudowanych z atomów węgla pochodzących z polimeru. Ich średnica to około 80 nm (0.000008 cm), a długość ponad 1µm (0.0001 cm). Bez dodatku octanu kobaltu zamiast rurek otrzymamy kulki, które również nie są bezużyteczne. Można je stosować na przykład w tuszach do drukarek.

Po udanych próbach eksperymentalnych przeanalizowano właściwości otrzymanego materiału pod kątem możliwości adsorpcyjnych. Zaobserwowano, że można za pomocą nanorurek usuwać nanocząstki złota z roztworu wodnego, co wskazuje na możliwość stosowania ich w oczyszczaniu wody z zanieczyszczeń nieorganicznych.

Wyprodukowane w ten sposób nanorurki mogą być również wykorzystane do produkcji baterii. Dzięki temu proces recyklingu nabrałby nowego znaczenia.

Zapowiada się prawdziwa „plastikowa” rewolucja. Naukowcy świetnie podsumowali odkrycie krótkim, trzyminutowym filmem. Zdobył on pierwszą nagrodę w konkursie czasopisma Environmental Science and Technology z okazji przypadającej w tym roku 40-tej rocznicy Dnia Ziemi.

Więcej informacji:
Pol, V. G., Thiyagarajan, P., Remediating plastic waste into carbon nanotubes, J. Environ. Monit., 2010, 12, 455 – 459.
oraz http://www.anl.gov/
Print Friendly

O autorze

Agata Kukwa

Absolwentka Wydziału Chemicznego Politechniki Gdańskiej. Magister technologii ochrony środowiska, inżynier ochrony i zarządzania środowiskiem. Obecnie doktorantka w Katedrze Informatyki Ekonomicznej na Wydziale Zarządzania Uniwersytetu Gdańskiego. Interesuje się nowymi technologiami oraz stymulowaniem działalności innowacyjnej w Polsce.

  • Degradacja jednorazówek też może być szkodliwa. Zwierzęta mogą spożyć polimerowe pozostałości wraz z pokarmem. Najprościej, gdyby każdy używał ciągle tej samej torby, a nie wymagał wszędzie nowego opakowania (choć świetnie się one sprawdzają zamiast worków na śmieci).