Όταν λέμε ότι «τα πλαστικά βρίσκονται παντού», δεν υπερβάλλουμε. Πριν από σχεδόν 30 χρόνια, ένα ιαπωνικό υποθαλάσσιο ROV, εντόπισε μια πλαστική σακούλα η οποία έπλεε στα βάθη της Τάφρου των Μαριανών, το βαθύτερο σημείο όλων των ωκεανών του κόσμου.
Το προϊόν που βασίζεται στο πετρέλαιο, τώρα έχει ενσωματωθεί στο γεωλογικό στρώμα της Γης, ως ένα νέο είδος ιζηματογενή βράχου που ονομάζεται «plastistone».
Ο μέσος ενήλικος εγκέφαλος πιθανόν να περιέχει μικροπλαστικά σε ποσότητα ενός κουταλιού. Η παγκόσμια απειλή των πλαστικών είναι τόσο σοβαρή που τα Ηνωμένα Έθνη επεξεργάζονται μια διεθνή συνθήκη για τα πλαστικά.
Λόγω της συνεχούς αποτυχίας μας να ελέγξουμε την εξάπλωση αυτής της πετρελαϊκής απειλής, ορισμένοι επιστήμονες – όπως και οι βιομηχανίες πετρελαίου και πλαστικών γενικότερα – έχουν στραφεί σε μια αμφιλεγόμενη μέθοδο για την αντιμετώπιση του προβλήματος: τη μετατροπή του πλαστικού και πάλι σε αξιοποιήσιμο πετρέλαιο.
Εάν κλιμακωθεί αποτελεσματικά, οι επιστήμονες λένε ότι το «βιο-πετρέλαιο» από πλαστικό θα μπορούσε να τροφοδοτήσει άμεσα τεχνολογίες που καταναλώνουν ενέργεια και απαιτούν καύσιμο για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρισμού, όπως λέβητες, φούρνοι και τουρμπίνες, καθώς και πετρέλαιο ντίζελ για φορτηγά, τρένα και πλοία.
Πρόκειται για μια παγκόσμια προσπάθεια, και οι επιστήμονες που εργάζονται πάνω στο πρόβλημα ελπίζουν να δημιουργήσουν μια καινοτόμο διαδικασία που θα ικανοποιεί πολλαπλές ανάγκες που βασίζονται σε πετρέλαιο — ενθαρρύνοντας τη μικρότερη εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα που καταστρέφουν το περιβάλλον. Ωστόσο, η τρέχουσα μέθοδος είναι μάλλον αναποτελεσματική και χρειάζεται ακόμη να αποδειχθεί.
Πρόσφατα, ερευνητές του Yale University ίσως κατάφεραν να μειώσουν σημαντικά αυτή την αναποτελεσματικότητα. Δοκίμασαν με επιτυχία έναν νέο τρόπο παραγωγής περισσότερου βιο-πετρελαίου με χαμηλότερο κόστος. Η μέθοδος υπόσχεται αύξηση της παραγωγής στο μέλλον, κάτι που αποτελεί κρίσιμο βήμα για να καταστούν τα πλαστικά απορρίμματα βιώσιμη πηγή ενέργειας.
Η κύρια μέθοδος για αυτήν τη χημική «μαγεία» ξεκινά με την πυρόλυση, η οποία εφαρμόζει θερμότητα σε ένα υλικό, απουσία οξυγόνου. Όταν η θερμοκρασία φτάσει τους 900 βαθμούς Κελσίου (1.652 βαθμούς Φαρενάιτ), οι πολυμερικές αλυσίδες του πλαστικού διασπώνται σε υδρογονάνθρακες.
Πρόκειται για οργανικές ενώσεις αποτελούμενες κυρίως από άτομα άνθρακα και υδρογόνου και είναι η βασική δομή για την παραγωγή καυσίμου. Τα αποτελέσματα ποικίλλουν, αλλά η πυρόλυση συνήθως μετατρέπει περίπου το 60% του πλαστικού σε βιο-πετρέλαιο.
Προβλήματα στην εφαρμογή και δυνατότητες για το περιβάλλον
Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι παραγωγής βιο – πετρελαίου, αλλά συνήθως χρησιμοποιείται ένας καταλύτης, όπως είναι το ορυκτό ζεόλιθος που ενισχύει τη διάσπαση των υλικών και αυξάνει την απόδοση.
Η νέα μελέτη του Yale, ανακάλυψε μια μέθοδο που ενισχύει την απόδοση σε σχεδόν 66 τοις εκατό – χωρίς καν την ανάγκη ενός καταλύτη. Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει τεράστια εξοικονόμηση κόστους, εξηγεί ο μηχανικός υλικών Δρ. Liangbing Hu, σε δελτίο Τύπου του πανεπιστημίου του Yale.
«Οι καταλύτες είναι πολύ ακριβοί και έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής επειδή τελικά, οι καταλύτες καταστρέφονται με διάφορους τρόπους», εξηγεί. Ο Hu, είναι ένας από τους συγγραφείς της μελέτης όπου εξηγείται με λεπτομέρειες η διαδικασία στο περιοδικό Nature Chemical Engineering, η οποία δημοσιεύτηκε στις αρχές του καλοκαιριού.
Το «κλειδί» για την καινοτομία
Το κλειδί για την καινοτομία αυτή, ήταν η δημιουργία ενός τρισδιάστατου αντιδραστήρα από ανθρακόνημα με 3D εκτύπωση, με τρία τμήματα, όπου κάθε τμήμα περιείχε διαφορετικό μέγεθος πόρων.
Καθώς τα χημικά περνούσαν μέσα από τον αντιδραστήρα, τα διαφορετικά μεγέθη πόρων – ενός χιλιοστού, 500 μικρομέτρων και 200 νανόμετρων – μπορούσαν να ελέγξουν αποτελεσματικά την πρόοδο της αντίδρασης. Στη συνέχεια, οι ερευνητές σχεδίασαν την κλιμάκωση της διεργασίας.
Γι’ αυτό, πειραματίστηκαν με την κατασκευή του αντιδραστήρα χρησιμοποιώντας ανθρακόνημα διαθέσιμο στην αγορά, ένα υλικό ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες και εύκαμπτο. Ακόμη και χωρίς να έχουν καθορίσει τα ιδανικά μεγέθη των πόρων, κατόρθωσαν να επιτύχουν υψηλή απόδοση, περίπου 56 τοις εκατό.
Η εργασία τους μέχρι τώρα, δείχνει ότι, η προηγμένη ανακύκλωση μέσω της πυρόλυσης, εξακολουθεί να έχει περιθώρια για βελτίωση της βιωσιμότητας και της αποτελεσματικότητας.
Παρόλο που η αύξηση της απόδοσης του βιο-πετρελαίου και η μείωση του κόστους της πυρόλυσης είναι σημαντικά, η κλιμάκωση της διαδικασίας φέρνει προβλήματα που οι επιστήμονες πρέπει να ξεπεράσουν. Το πιο προφανές είναι η τεράστια κατανάλωση ενέργειας που χρησιμοποιεί η σημερινή τεχνολογία, που συνεπάγεται περισσότερες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, καθώς και άλλα παραπροϊόντα.
Ειδικοί που μίλησαν στο ανεξάρτητο, ερευνητικό μη κερδοσκοπικό μέσο ενημέρωσης ProPublica χαρακτήρισαν την ευρύτερη έννοια της πυρόλυσης ως «παραμύθι», μια βολική ιστορία που συχνά προβάλλεται από πετρελαϊκές εταιρείες και παραγωγούς πλαστικών ώστε να συνεχίζουν να στηρίζονται στα ορυκτά καύσιμα. Τουλάχιστον στο προβλέψιμο μέλλον, η πυρόλυση δεν αποτελεί πανάκεια για το πρόβλημα των πλαστικών.
Ωστόσο, καθώς οι επιστήμονες συνεχίζουν να καινοτομούν, όπως έκαναν ο Hu και η ομάδα του, κάποια μέρα θα μπορούσαν να μετατρέψουν αυτό το «παραμύθι» σε μια πραγματική λύση για διογκούμενο παγκόσμιο πρόβλημα της συσσώρευσης πλαστικών. Με τον κόσμο να παράγει περισσότερα πλαστικά μιας χρήσης από ποτέ, είναι ξεκάθαρο πως, τουλάχιστον προς το παρόν, το καλύτερο είδος πλαστικού είναι αυτό που δεν παράγεται ποτέ εξαρχής.