食品包装、買い物袋、エチルアルコール、過酸化水素、洗剤の包装などの一般的なボトルなどの日用品に使用されるポリエチレンは、埋め立て地に蓄積され環境に悪影響を与えるプラスチック廃棄物の大部分を占めています。
これは、モノマーと呼ばれる小さな粒子が結合するプロセスであるエチレンの重合によって作成される、粒子密度の高い合成ポリマーの形の熱可塑性材料です。
このプラスチックの構造は比較的単純で、 2 つの炭素原子と 4 つの水素原子で構成されています。その物理化学的特性により、このプラスチックは加工が容易で、柔軟性があり、低温、引張応力、摩耗応力に耐性があり、熱伝導率が低く、誘電性を備えた材料となっています。
これは現在知られている最も耐久性のあるポリマーの 1 つであり、機械的損傷、微生物の侵入、湿気に対して耐性があります。その特性により、食料品をコスト効率の高い方法で包装し、保存期間を長くすることができ、私たちが消費する食品の安全性に貢献します。
これらのプラスチックの寿命は終わります
これらのプラスチック製品が広く使用されるには、埋立地による環境への脅威を軽減し、廃棄物から付加価値のある製品を回収するために、耐用年数の終了を適切に管理する必要があります。特にポリエチレンは、プラスチック廃棄物全体の 60% 以上を占めています。
現在の大量の合成プラスチックのケミカルリサイクルは 400°C 以上の高温で行われ、製品の複雑な混合物が生成されます。温和な条件下で、付加価値のある化学物質に対して優れた選択性でポリエチレンを変換することは、依然として現実的な課題です。
ポリエチレンのリサイクルの障害は常に、他の物質と容易に反応しないため化学的に不活性であることと、逆説的に単純な構造の複雑さでした。
最近、アデレード大学の Shizhang Qiao 教授率いる研究グループは、太陽光の力を利用してプラスチック廃棄物を貴重な化学物質に変換することにより、ポリエチレンをリサイクルする新しい方法を発見しました。
Science Advances誌に掲載されたこの刺激的な開発は、プラスチック汚染という世界的な問題との闘いにおける重要な前進を示しています。
国際研究チームは、「光駆動型光触媒」と呼ばれる技術を使用して、プラスチック廃棄物をリサイクルする方法を開発しました。これにより、ポリエチレンが、いくつかの工業用および日用品の主要成分であるエチレンと、プロピオン酸に変換されます。商品価値の高い化学品を製品化します。プロピオン酸には防腐性と抗菌性があるため、医療業界や食品業界で非常に価値があります。
このプロセスは、液体生成物のほぼ 99% がプロピオン酸であるため、その高い選択性で注目に値します。これは、分離する副生成物が少なく、プロセスがより効率的であることを意味します。この方法の鍵は、原子的に分散した金属触媒、特にパラジウム原子を含む二酸化チタンの使用です。
太陽光にさらされると、これらの触媒が反応を引き起こし、プラスチック廃棄物を変化させます。このアプローチは革新的なだけでなく、温室効果ガス排出の原因となる工業プロセスで伝統的に使用されてきた化石燃料の代わりに再生可能な太陽エネルギーを使用するため、環境にも優しいです。
この進歩はいくつかの理由から重要です。第一に、これはプラスチック廃棄物という環境上差し迫った問題に対処し、新しい実用的なリサイクル方法を提示しているからです。第二に、資源とエネルギーの削減、再利用、回収、リサイクルに基づくシステムである循環経済モデルに貢献するためです。
Qiao 教授のチームは、彼らの研究がさらなる研究のきっかけとなることを望んでいます。目標は、この技術を改良して拡張し、廃棄物管理や化学物質の生産に広く利用できるようにすることです。
つまり、この発見は、環境への影響を削減し、持続可能性を促進するための世界的な取り組みと一致しています。 プラスチック汚染の負担を軽減し、環境に優しい方法で貴重な化学物質を生産するという二重の利点を提供します。これは地球と経済にとって有利な解決策であり、循環という考え方のもとでプラスチック廃棄物が問題としてだけでなく資源としても捉えられる未来への道を開くものであると考えられなければなりません。
ニュース参照: Zhang, S.、Xia, B.、Qu, Y. 他アル。チタニア担持原子分散 Pd 種によるプラスチック廃棄物からのエチレンとプロピオン酸の光触媒生成。 2023年。
