Onderzoekers ontwikkelen een zeer efficiënte, niet-toxische methode om plastic voor eenmalig gebruik te upcyclen

Een team van onderzoekers van NYU Abu Dhabi heeft een eenstaps, organisch oplosmiddelvrij, hydrothermisch proces ontwikkeld om op polyethyleen gebaseerde plastic zakken en op polypropyleen gebaseerde chirurgische maskers om te zetten in koolstofstippen.

Er is naar schatting 26.000 ton aan pandemie-gerelateerd plastic afval – van medisch afval tot online winkelverpakkingen – in de oceanen terechtgekomen, waardoor het nog dringender is om efficiënte methoden te vinden om dit niet-afbreekbare materiaal te upcyclen. Een oplossing is om plastic voor eenmalig gebruik om te zetten in zogenaamde carbon dots, koolstofnanomaterialen die biocompatibel zijn en toepassingen hebben op het gebied van biologische beeldvorming, milieumonitoring, chemische analyse, gerichte medicijnafgifte, ziektediagnose en -therapie, en anti – vervalsing. Bestaande methoden om plastic te upcyclen tot carbon dots omvatten meerdere, tijdrovende stappen en gebruiken giftige chemicaliën.

In de studie getiteld “High-yield, One-pot Upcycling of Polyethylene and Polypropylene Waste into Blue-Emissive Carbon Dots”, gepubliceerd in het tijdschrift Groene chemiepresenteren de onderzoekers de ontwikkeling van een nieuwe synthesemethode, een eenvoudige, kosteneffectieve en zeer schaalbare benadering voor het upcyclen van plastic afval.

Belangrijk is dat deze oxidatieve afbraakmethode kunststoffen kan upcyclen die zijn verontreinigd met organisch afval zoals voedselresten, wat een aanzienlijke uitdaging vormt voor traditionele recyclingtechnologieën. De senior auteur is Khalil Ramadi, assistent-professor bio-engineering aan de NYUAD. Mohammed Abdelhameed, een wetenschapper aan de NYUAD, en Mahmoud Elbeh, een student aan de NYUAD, zijn de eerste auteurs van het onderzoek.

De onderzoekers schatten ook de economische haalbaarheid van de synthetische methode in door de variabele kosten van dit proces te vergelijken met bestaande chemische recyclingprocessen, rekening houdend met de economische waarde van de gecreëerde carbon dots. Ze ontdekten dat de wereldwijde marktwaarde van carbon dots tegen 2025 naar verwachting 6,412 miljard dollar zal bedragen, vergeleken met 2,496 miljard dollar in 2019 – een hoge commerciële waarde die de bijbehorende verwerkingskosten meer dan rechtvaardigt.

Door de grote hoeveelheid kunststoffen voor eenmalig gebruik die tijdens de pandemie worden gebruikt, met name chirurgische maskers en medisch afval, is er een grotere behoefte om een ​​oplossing te vinden voor het beheer van niet-biologisch afbreekbaar afval. Er wordt ook geschat dat slechts 14 procent van de in aanmerking komende plastic verpakkingen – waarvan het gebruik enorm is toegenomen als gevolg van de explosie van online winkelen – wordt gerecycled, terwijl de rest op stortplaatsen en oceanen terechtkomt, waar het aanzienlijke schade aanricht. Deze materialen kunnen worden geconsumeerd door organismen of worden gefragmenteerd tot micro- en nanoplastics die een bedreiging kunnen vormen voor terrestrische, mariene en zoetwaterecosystemen en uiteindelijk voor de menselijke gezondheid.

“De nieuwe methode die ons team heeft ontwikkeld, is een kosteneffectieve en veilige methode die gemakkelijk kan worden geïmplementeerd om de hoeveelheid schadelijk plastic die vrijkomt in onze ecosystemen aanzienlijk te verminderen”, aldus Ramadi. “Naast het bieden van een nieuw hulpmiddel om onze ecosystemen te beschermen, kan deze aanpak op efficiënte en verantwoorde wijze carbon dots produceren, een veelzijdige nanotechnologie waarvan de potentiële toepassingen bijna grenzeloos zijn.”

Elbeh verklaarde: “We zijn zeer verheugd om het circulaire-economiebeleid van de VAE verder te ondersteunen. Aangezien we de plasticafvalcrisis aanpakken door een waardevol product te creëren met behulp van een relatief eenvoudig te implementeren methode, kijken we uit naar meer samenwerkingen om dit project niet alleen op te schalen, maar ook de geproduceerde dots te gebruiken voor verdere ontwikkeling en toepassingen.”