Recyclebaar plastic uit koolstofdioxide en planten

Categorie(ën): Klimaat, Nieuws, Duurzame projecten

Onderzoekers van de Stanford Universiteit hebben een nieuwe methode ontdekt om plastic te maken uit koolstofdioxide (CO2) en oneetbaar plantenmateriaal zoals landbouwafval en grassen. Ze zeggen dat de nieuwe technologie zorgt voor een alternatief voor plastic flessen e.d. met minder CO2-uitstoot dan wanneer het uit aardolie wordt gemaakt.

“Het is de bedoeling producten die nu van aardolie worden gemaakt te vervangen door plastic uit CO2“, aldus Matthew Kanan, (assistent professor chemie in Stanford). “Als we dit kunnen doen zonder een heleboel niet- hernieuwbare energie  kan de koolstof-footprint van de plasticindustrie een stuk kleiner worden.”

De formule van plastic veranderen

Veel plastic wordt gemaakt van het polymeer polyethyleentereftalaat (PET), beter bekend als polyester . Wereldwijd wordt jaarlijks 50 miljoen ton PET gemaakt voor textiel, elektronica, recyclebare drankflessen etc. PET wordt gemaakt van 2 componenten tereftaalzuur en ethyleenglycol, die worden gemaakt van geraffineerd aardolie en aardgas. De productie levert heel veel CO2,  het broeikasgas dat het meest bijdraagt aan de opwarming van de aarde.

“Bij de productie van PET uit fossiele grondstoffen en energie komt per ton PET 4 ton CO2 vrij.” zegt Kanan.

Hij en zijn team gebruikten in dit onderzoek een veelbelovend alternatief: polyethyleenfuraandicarboxylaat (PEF). PEF wordt gemaakt van ethyleenglycol en 2-5-furaandicarboxylzuur. “PEF is een aantrekkelijk alternatief omdat het FDCA  (furaandicarbonaatzuur) uit biomassa kan worden gemaakt in plaats van uit aardolie. Bovendien is PEF beter dan PET omdat het geen zuurstof doorlaat. Dit is gunstig voor toepassingen als flessen.” voegt Kanan nog toe.

Ondanks de gunstige eigenschappen van PEF heeft de plasticindustrie nog geen goedkope methode gevonden om het op grote schaal te maken. Het probleem is een betaalbare methode om FDCA op een duurzame manier te maken. Het is mogelijk fructose uit maissiroop om te zetten in FDCA. Maar het telen van gewassen voor de industrie vereist veel land, energie, kunstmest en water. Fructose is bovendien problematisch omdat het een grote koolstoffootprint heeft, en het betekent concurrentie met de voedselproductie. Het is veel beter FDCA te maken uit oneetbare biomassa, zoals grassen of afval dat overblijft bij de oogst.

Plantenafval omzetten in plastic

In plaats van suiker gebruikte het Stanfordteam furfural, een product gemaakt uit landbouwafval dat al tientallen jaren wordt gebruikt. Jaarlijks wordt ca. 400 000 ton gebruikt voor het maken van harsen, oplosmiddelen en andere producten. Maar het omzetten van furfural in FDCA en CO2 vereist gevaarlijke chemicaliën, die bovendien bij hun productie veel energie kosten. Dat helpt dus niet. Ze losten het op door te werken met carbonaat gecombineerd met CO2 en furozuur, een derivaat van furfural Het mengsel werd verhit tot 200 graden Celsius om een gesmolten zout te vormen. Het resultaat was dramatisch: na 5 uur was 89% van het mengsel omgezet in FDCA. De volgende stap, FDCA omzetten in PEF is eenvoudig – en was al bekend.

Koolstof recyclen

“Het systeem kan de uitstoot van broeikasgassen aanzienlijk verminderen, ” aldus Kanan , ” omdat de noodzakelijke CO2 verkregen kan worden van energiecentrales of andere industrieën.”

Producten gemaakt van PEF kunnen ook weer gerecycled worden of bij verbranding weer CO2 opleveren. Uiteindelijk zal het weer worden opgenomen door grassen en andere planten die weer kunnen worden gebruikt voor het maken van PEF. “We denken dat onze chemie de belofte van PEF kan waarmaken. Dit is pas de eerste stap. Er is nog veel werk nodig om het proces op grotere schaal toe te passen en de koolstoffootprint te beperken “

Kanan en zijn collega’s zijn ook begonnen hun nieuwe chemie toe te passen voor de productie ver hernieuwbare brandstoffen en andere verbindingen uit waterstof en CO2.

 Source: Eureka