Side 12

n GRØN OMSTILLING Foto: Freepik.com. Kemisk genanvendelse af Kemisk genanvendelse af plast skal gøre deponi og afbrænding af plastaffald til fortid. PET Af Anne-Sophie Høgh Mahler og Mogens Hinge, Institut for Bio- & Kemiteknologi, Aarhus Universitet I dag genanvendes mindre end 10 procent per vægt af den globalt produ ­ cerede plast, hvorimod størstedelen af plastprodukterne bliver deponeret eller brændt. Iblandt de mest anvendte plast ­ typer er polyethylenterephthalat (PET), der blandt andet anvendes til tøj (også kendt som polyester), sodavandsflasker og kødbakker. PET-affald kan sagtens ekstruderes til nye plastprodukter, men det kræver en meget ren affaldsfrak ­ tion, som ganske sjældent er muligt. Neutral hydrolyse er måske løsningen og er derfor undersøgt som kemisk gen­anvendelsesmetode af PET for­ urenet med forskellige andre plasttyper. Her nedbrydes PET til monomererne terephthalsyre (TPA) og ethylenglycol (EG), som kan syntetiseres til nyt PET. Ved at oprense monomererne som en del af genanvendelsesprocessen kan de af ­ vigende plasttyper og urenheder fjernes og dermed muliggøre genanvendelsen af PET fra en blandet affaldsfraktion. Lav genanvendelsesrate Af alt den globalt producerede plast ­ mængde blev knap 10 procent gen ­ anvendt i 2022. Heraf blev 9 procent genanvendt via mekanisk genanven ­ Figur 1. Eksempler på PET-produkter i hus- holdningsaffald er diverse bakker til kød og grønt samt drikkeflasker. Produkterne indeholder ofte enten PE eller PP i form af en film på indersiden af bakkerne eller som låg på flaskerne. delse, der er den mest etablerede og mindst energikrævende genanvendel ­ sesmetode [1]. Mekanisk genanvendelse af PET kræver dog en meget (over 98 procent per vægt) ren plastfraktion uden urenheder (for eksempel papir og madrester), fugt og andre plasttyper, da disse kan medføre kemisk nedbrydning af PET-plasten, som så giver dårligere fysiske egenskaber [2]. I dag anvendes densitetbaseret separation i vand til at fraktionere plastaffald, hvorved PET grundet sin høje densitet på ≈1,3 g/cm 3 ender i synkefraktionen som den domi ­ nerende andel. Der vil dog stadig være rester af for eksempel PVC (ledninger), ABS (legetøj), og/eller PE eller PP multilag-produkter som kødbakker, se figur 1. Afvigende plasttyper er så godt som umulige at fjerne fuldstændig fra PET affaldsstrømmen, så der må findes en løsning, der kan tolerere eller fjerne de fremmede plasttyper for at gen­ anvende mere PET. Fra plast til plast Som alternativ til den mekaniske gen ­ anvendelse er kemisk genanvendelse i højere grad blevet populært de seneste år. I figur 2 ses en prioriteret rækkefølge over plastaffaldshåndtering, hvor kemisk genanvendelse for eksempel dækker over pyrolyse af plast til brændstof og andre kemikalier, samt solvolyse. Ordet 12 Dansk Kemi, 105, nr. 5, 2024 -

Side 13

GRØN OMSTILLING n solvolyse kommer af græsk ”solvo”, som betyder solvent, og ”lysis” som betyder itu-rivning. Hydrolyse er en form for solvolyse, hvor for eksempel esteren i et PET-molekyle reagerer med vand og spaltes til syrer og alkoholer. Spaltnin ­ gen kan udføres både surt og basisk, men ved neutral hydrolyse anvendes ingen syre eller baser. Grunden til, at neutral hydrolyse virker, er, at ved ≈300°C stiger vands ionprodukt fra 7 til 10-11, hvilket medfører en øget koncentration af H + og OH - ioner, der så katalyserer hydrolysen [4,5]. Så ved at blande PET med vand og udsætte det for høj temperatur og tryk vil esterbindingerne i PET blive hydroly ­ seret og resultere i monomererne TPA og EG, som vist på figur 3. For at kalde det genanvendelse skal monomererne gensyntetiseres til nyt PET-plast. Dette kan opnås via en totrinsreaktion, hvor molekylet bis(2- hydroxyethyl) terephthalat (BHET) syntetiseres som mellemprodukt, hvor ­ efter BHET transestificeres til nyt PET (se figur 4 på side 14). For at undersøge andre plasttypers påvirkning på hydro ­ lysen af PET og dannelsen af BHET er hydrolysen blevet udført på PET iblan ­ det forskellige plasttyper samt på en faktisk synkeaffaldsfraktion. Produkter ­ nes kemiske sammensætning og kvalitet Figur 2. En prioriteret håndtering af plastaffald, hvor det bedste scenarie er ikke at købe plastprodukter og dermed skabe mere affald. Dernæst skal produk- tet anvendes så længe som muligt og repareres hvis muligt, inden det mekanisk genanvendes og smeltes om til nye pro- dukter. Når materialet er nedbrudt, skal det kemisk genanvendes ved for eksem- pel solvolyse, hvor monomererne bevares. Hvis ikke dette er muligt, kan plasten pyro- lyseres eller afbrændes i forbindelse med varme og elproduktion. Deponi må ikke ses som en mulighed og skal helt undgås. er blevet undersøgt ved hjælp af infrarød spektrofotometri (ATR-FTIR), proton nuklear magnetisk resonans spektro ­ skopi ( 1 H-NMR) og differential scan ­ ningskalorimetri (DSC). Indvirkning fra andre plasttyper Nu skal det lige huskes, at synkefrak ­ tionen fra forbrugernes plastaffald kan, foruden PET, indeholde en blanding af mange forskellige plasttyper, herunder ABS, PA6, PC, PE, PP, PS, PMMA, POM og PVC. Derfor må der tages højde for disse afvigende plasttyper i genanvendelsesprocessen af PET. Neutral hydrolyse er en mulig ned ­ brydningsmetode, og man ved, at for eksempel PVC også nedbrydes under hydrolyse, hvorved der produceres saltsyre og fast kulstof. Saltsyren kata ­ lyserer som bekendt hydrolysen af PET, men på samme tid misfarver kulstof ­ fet hydrolyseproduktet [3]. Ligeledes blev det vist, at PA6, PC og POM blev nedbrudt under hydrolyse enten delvist eller fuldstændig til deres respektive monomerer (caprolactam, bisphenol-A og formaldehyd). Derimod viste resul ­ taterne, at ABS, PE, PP, PS og PMMA var stort set uændret efter hydrolyse. Desværre er PET-monomeren TPA uop ­ løselig i organiske opløsningsmidler, og monomeren kan derfor ikke isoleres fra det vandige hydrolyseprodukt. BHET- syntesen er derfor forsøgt udført på hydrolyseproduktet uden forudgående oprensning. Figur 3. Hydrolyse af polyethylenterephthalat, der ved reaktion med vand under højt tryk og temperatur danner monomererne terepthalsyre og ethylenglycol. Robust industrislangepumpe • IP67 beskyttelse for sikker og stabil drift i alle miljøer. • Brugervenlig touch-screen til indstilling af parametre. • Flowhastighed fra 0,0053 ml/min - 3600 ml/min. • Overholder GMP krav og har rengøringsvenlig overflade. • Automatisk stop ved åbning af pumpehoved. HPM 600 Kontakt os på 3679 0000 eller info@drifton.dk – se mere på drifton.dk - Dansk Kemi, 105, nr. 5, 2024 13
    ...