วิธีการใหม่นี้ ซึ่งอธิบายไว้ในวารสาร Science ฉบับวันที่ 11 ส.ค. อาจเพิ่มแรงจูงใจทางเศรษฐกิจสำหรับการรีไซเคิลพลาสติก และเปิดประตูสู่การรีไซเคิลพลาสติกประเภทใหม่ นักวิจัยประเมินว่าวิธีการของพวกเขาสามารถลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกจากการผลิตสารเคมีอุตสาหกรรมทั่วไปเหล่านี้ได้ประมาณร้อยละ 60
เทคนิคใหม่นี้อาศัยเทคนิคการประมวลผลทางเคมีที่มีอยู่สองสามเทคนิค ประการแรกคือไพโรไลซิส ซึ่งพลาสติกถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากออกซิเจน ผลที่ได้คือน้ำมันไพโรไลซิสซึ่งเป็นส่วนผสมของเหลวของสารประกอบต่างๆ น้ำมันไพโรไลซิสประกอบด้วยโอเลฟินส์จำนวนมาก -- ซึ่งเป็นกลุ่มของไฮโดรคาร์บอนอย่างง่ายที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของสารเคมีและโพลีเมอร์ในปัจจุบัน รวมถึงโพลีเอสเตอร์ สารลดแรงตึงผิว แอลกอฮอล์ และกรดคาร์บอกซิลิกประเภทต่างๆ
ในกระบวนการที่ใช้พลังงานมากในปัจจุบัน เช่น การแตกร้าวด้วยไอน้ำ ผู้ผลิตสารเคมีจะผลิตโอเลฟินส์โดยให้ปิโตรเลียมได้รับความร้อนและความดันสูงมาก ในกระบวนการใหม่นี้ ทีมงาน UW-Madison นำโอเลฟินส์จากน้ำมันไพโรไลซิสกลับมาใช้ใหม่ และใช้ในกระบวนการทางเคมีที่ใช้พลังงานน้อยกว่ามากที่เรียกว่าการเร่งปฏิกิริยาไฮโดรฟอร์มิลเลชันที่เป็นเนื้อเดียวกัน กระบวนการนี้จะเปลี่ยนโอเลฟินส์ให้เป็นอัลดีไฮด์ ซึ่งสามารถลดขนาดลงเป็นแอลกอฮอล์ทางอุตสาหกรรมที่สำคัญได้
George Huber ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวภาพซึ่งเป็นผู้นำงานนี้ร่วมกับนักวิจัยหลังปริญญาเอก Houqian Li และนักศึกษาปริญญาเอก Jiayang Wu กล่าวว่า "ผลิตภัณฑ์เหล่านี้สามารถใช้สร้างวัสดุได้หลากหลายซึ่งมีมูลค่าสูงกว่า"
วัสดุที่มีมูลค่าสูงกว่าเหล่านี้ประกอบด้วยส่วนผสมที่ใช้ทำสบู่และน้ำยาทำความสะอาด รวมถึงโพลีเมอร์ที่มีประโยชน์อื่นๆ
"เรารู้สึกตื่นเต้นมากกับผลกระทบของเทคโนโลยีนี้" Huber ซึ่งเป็นผู้อำนวยการศูนย์ที่ได้รับทุนสนับสนุนจากกระทรวงพลังงานเพื่อการรีไซเคิลสารเคมีของขยะพลาสติกกล่าว "เป็นเทคโนโลยีแพลตฟอร์มในการยกระดับขยะพลาสติกโดยใช้เคมีไฮโดรฟอร์มิเลชัน"
อุตสาหกรรมรีไซเคิลสามารถนำกระบวนการนี้ไปใช้เร็วๆ นี้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทเคมีภัณฑ์ขนาดใหญ่อย่างน้อย 10 แห่งได้สร้างหรือประกาศแผนสำหรับโรงงานผลิตน้ำมันไพโรไลซิสจากขยะพลาสติก หลายแห่งใช้น้ำมันไพโรไลซิสผ่านแครกเกอร์ไอน้ำเพื่อผลิตสารประกอบที่มีมูลค่าต่ำ เทคนิคการรีไซเคิลสารเคมีแบบใหม่สามารถให้วิธีการใช้น้ำมันเหล่านั้นอย่างยั่งยืนและให้ผลกำไรมากขึ้น
"ปัจจุบัน บริษัทเหล่านี้ไม่มีแนวทางที่ดีในการอัพเกรดน้ำมันไพโรไลซิส" หลี่กล่าว "ในกรณีนี้ เราสามารถรับแอลกอฮอล์มูลค่าสูงมูลค่า 1,200 ถึง 6 เหรียญสหรัฐฯ 000 ต่อตันจากขยะพลาสติก ซึ่งมีมูลค่าเพียงประมาณ 100 เหรียญสหรัฐฯ ต่อตัน นอกจากนี้ กระบวนการนี้ยังใช้เทคโนโลยีและเทคนิคที่มีอยู่ ซึ่งค่อนข้าง ง่ายต่อการขยายขนาด"
การศึกษานี้เป็นความพยายามร่วมกันในแผนกต่างๆ ของ UW-Madison ไม่กี่แห่ง Huber กล่าว คลาร์ก แลนดิส ประธานภาควิชาเคมีและผู้เชี่ยวชาญด้านไฮโดรฟอร์มิเลชันระดับโลก เสนอแนะถึงความเป็นไปได้ในการนำเทคนิคนี้ไปใช้กับน้ำมันไพโรไลซิส ศาสตราจารย์มาโนส มาวาริกากิส วิศวกรรมเคมีและชีววิทยาใช้การสร้างแบบจำลองขั้นสูงเพื่อให้ข้อมูลเชิงลึกระดับโมเลกุลเกี่ยวกับกระบวนการทางเคมี และศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเคมีและชีวภาพ วิกเตอร์ ซาวาลา ได้ให้ความช่วยเหลือในการวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์ของเทคนิคนี้และวงจรชีวิตของขยะพลาสติก
ขั้นตอนต่อไปสำหรับทีมคือการปรับแต่งกระบวนการและทำความเข้าใจให้ดียิ่งขึ้นว่าพลาสติกรีไซเคิลและส่วนผสมของตัวเร่งปฏิกิริยาใดที่ผลิตผลิตภัณฑ์เคมีขั้นสุดท้าย
"มีผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกันมากมายและมีเส้นทางมากมายที่เราสามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีแพลตฟอร์มนี้" Huber กล่าว "มีตลาดขนาดใหญ่สำหรับผลิตภัณฑ์ที่เรากำลังทำ ฉันคิดว่ามันสามารถเปลี่ยนอุตสาหกรรมรีไซเคิลพลาสติกได้จริงๆ"
(แหล่งข้อมูลโดย: University of Wisconsin-Madison "กระบวนการรีไซเคิลใหม่สามารถค้นหาตลาดสำหรับขยะพลาสติก 'ขยะ' ได้" ScienceDaily ScienceDaily, 11 สิงหาคม 2023
