Australische wetenschappers slaan twee vliegen in één klap: ze hebben een techniek ontwikkeld die de groeiende plasticvervuiling aanpakt en tegelijk duurzame energie opwekt en dat allemaal met behulp van zonlicht.
Het principe is simpel: afgedankt plastic kan worden omgezet in waterstof, syngas (een industrieel geproduceerd gasmengsel dat voornamelijk bestaat uit waterstof en koolmonoxide) en andere waardevolle chemische stoffen.
Afval als grondstof
Wereldwijd produceren we jaarlijks meer dan 460 miljoen ton plastic. Een groot deel daarvan belandt in het milieu. Tegelijkertijd groeit de druk om fossiele brandstoffen te vervangen door schonere alternatieven. Volgens de onderzoekers moeten we plastic niet langer alleen als afval zien, maar juist als een onbenutte grondstof. “Plastic wordt vaak gezien als een groot milieuprobleem, maar het is ook een enorme kans”, zegt hoofdonderzoeker Xiao Lu van de University of Adelaide. “Als we plastic efficiënt kunnen omzetten in schone brandstoffen met behulp van zonlicht, hebben we én minder vervuiling én duurzame energie.”
De technologie achter dit proces heet solar-driven photoreforming. Daarbij worden speciale lichtgevoelige materialen, zogeheten fotokatalysatoren, gebruikt om plastic af te breken bij relatief lage temperaturen. Dit resulteert onder meer in waterstof, een schone brandstof die bij gebruik geen CO₂ uitstoot, en andere nuttige chemicaliën voor de industrie. Een belangrijk voordeel hiervan is dat dit proces energiezuiniger is dan traditionele methoden om waterstof te maken. Plastic is namelijk makkelijker te oxideren dan water, waardoor minder energie nodig is. De opbrengsten in de vorm van waterstof, azijnzuur en zelfs koolwaterstoffen die lijken op diesel zijn indrukwekkend. Bovendien lukt het om de systemen meer dan 100 uur onafgebroken te laten lopen, een teken dat de technologie steeds stabieler en betrouwbaarder wordt.
Hobbels in de weg
Toch is grootschalige toepassing nog ver weg. Een van de grootste uitdagingen is namelijk de complexiteit van het plasticafval zelf. “Plastic is geen uniform materiaal”, legt onderzoeker Xiaoguang Duan uit. “Het gedrag van de verschillende plasticsoorten tijdens het proces is duidelijk anders. Ook kunnen toevoegingen zoals kleurstoffen en stabilisatoren de reactie verstoren.” Goed sorteren en voorbewerken is dus cruciaal om het geheel schaalbaar te maken.
Ook de fotokatalysatoren vormen een uitdaging. Ze moeten niet alleen efficiënt zijn, maar ook bestand tegen zware chemische omstandigheden. Veel van de materialen die worden gebruikt, vallen na verloop van tijd uit elkaar. “Er gaapt nog een kloof tussen succes in het lab en toepassing in de praktijk”, vertelt Duan. “We hebben robuustere katalysatoren en slimmere systeemontwerpen nodig om dit op grote schaal rendabel te maken.”
Optimaliseren
Daarnaast blijft het scheiden van de eindproducten lastig. Het proces levert een mix van gassen en vloeistoffen op, die energie-intensief gezuiverd moeten worden. We moeten de oplossing zoeken in een geïntegreerde aanpak. Denk aan betere katalysatoren, efficiëntere reactoren en systemen die verschillende energiebronnen combineren, zoals zonlicht met warmte of elektriciteit.
De onderzoekers schetsen een ambitieuze routekaart voor de komende decennia, met als doel industriële toepassingen die continu draaien en steeds efficiënter worden. “Dit is een razendsnel ontwikkelend vakgebied”, besluit Lu. “Met voortdurende innovatie geloven we dat deze technologie een sleutelrol kan gaan spelen in een duurzame, koolstofarme toekomst.”
We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Gaan deze bacteriën samen eindelijk de plasticvervuiling aanpakken? en Cambridge luidt de noodklok: ‘Nu ingrijpen om ecologische voetafdruk computertechnologie aan banden te leggen’. Of lees dit artikel: Microplastics zijn niet alleen slecht voor de gezondheid. Ze kunnen ook de klimaatverandering beïnvloeden.
Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast:
