A livello globale solo il 20% circa dei rifiuti di plastica viene riciclato. Aumentare questa cifra rimane una sfida poiché riciclare la plastica in modo pulito può essere costoso e di solito produce prodotti di valore inferiore, spesso rendendolo finanziariamente insostenibile.

Il nuovo metodo dei ricercatori della RMIT University può produrre prodotti di alto valore dalla plastica, nanotubi di carbonio e combustibile liquido pulito, riciclando contemporaneamente i rifiuti agricoli e organici.

Il processo in due fasi del team, rivelato nel Giornale di gestione ambientale , converte i rifiuti organici in una forma di carbone ricca di carbonio e di alto valore, quindi lo usa come catalizzatore per riciclare la plastica.

Il ricercatore capo, professore associato Kalpit Shah, ha affermato che l'upcycling di due enormi flussi di rifiuti attraverso un approccio di economia circolare potrebbe fornire significativi vantaggi finanziari e ambientali.

"Il nostro metodo è pulito, conveniente e facilmente scalabile, " disse Shah.

"È una soluzione intelligente per trasformare sia la plastica usata che i rifiuti organici, che si tratti di tonnellate di biomassa da una fattoria o di rifiuti alimentari e di residui del giardino dai bidoni verdi domestici.

"Speriamo che questa tecnologia possa essere utilizzata in futuro dai consigli locali e dai governi municipali per aiutare a trasformare questi rifiuti in veri e propri flussi di entrate.

"Con l'Australia che vieta l'esportazione di rifiuti di plastica dal prossimo anno, è fondamentale esplorare alternative sostenibili ed efficienti in termini di costi oltre al riciclaggio.

"Riciclare la plastica con la tecnologia nostrana ci consentirebbe di trarre il massimo valore possibile dalle nostre risorse limitate e ci avvicinerebbe a una vera economia circolare".

Plastica non fantastica

L'esportazione di plastica singola resina/polimero non lavorata sarà vietata dal 1 luglio. 2022, in base alle nuove leggi australiane progettate per eliminare gradualmente l'esportazione di rifiuti plastici, carta, vetro e pneumatici.

L'obiettivo nazionale di riciclaggio dell'Australia è che il 70% degli imballaggi in plastica del paese venga riciclato o compostato entro il 2025, ma un recente rapporto ha rilevato che solo il 9,4% della plastica è stato riciclato nel 2017-2018.

Il riciclaggio e l'energia pulita sono una delle sei priorità nazionali della Modern Manufacturing Strategy del governo federale.

Nanomateriali di alto valore

Il nuovo approccio all'upcycling della plastica offre un'alternativa sostenibile per la produzione di nanotubi di carbonio (CNT).

questi cavi, le strutture cilindriche hanno proprietà elettroniche e meccaniche eccezionali, con applicazioni in un'ampia gamma di settori, tra cui lo stoccaggio dell'idrogeno, materiali compositi, elettronica, celle a combustibile e tecnologie biomediche.

I nanotubi di carbonio sono sempre più richiesti, in particolare nel settore aerospaziale e della difesa, dove possono facilitare la progettazione di parti leggere. Si prevede che il mercato globale dei CNT raggiungerà i 5,8 miliardi di dollari entro il 2027.

Trasformare il vecchio in nuovo

Il nuovo metodo inizia con la conversione dei rifiuti agricoli o organici in biochar, una forma di carbone ricca di carbonio spesso utilizzata per migliorare la salute del suolo.

Il biochar viene utilizzato per eliminare contaminanti tossici, come gli idrocarburi aromatici policiclici, noti come PAH, poiché la plastica di scarto viene scomposta nei suoi componenti di gas e petrolio.

Il processo elimina tali contaminanti e converte la plastica in combustibile liquido di alta qualità.

Allo stesso tempo, il carbonio nella plastica viene convertito in nanotubi di carbonio, che rivestono il biochar.

Questi nanotubi possono essere esfoliati per essere utilizzati da varie industrie o il biochar nanopotenziato può essere utilizzato direttamente per la bonifica ambientale e la valorizzazione dei suoli agricoli.

Lo studio è il primo ad utilizzare biochar a basso costo e ampiamente disponibile come catalizzatore per produrre carburante privo di contaminanti e nanomateriali di carbonio dalla plastica.

Scià, il vicedirettore (accademico) dell'ARC Training Center for Transformation of Australia's Biosolid Resource presso RMIT, ha detto che mentre lo studio ha esaminato solo un tipo di plastica, l'approccio sarebbe applicabile a una gamma di tipi di plastica.

"Ci siamo concentrati sul polipropilene poiché è ampiamente utilizzato nell'industria dell'imballaggio, " Egli ha detto.

"Mentre dobbiamo fare ulteriori ricerche per testare diverse plastiche, al variare della qualità del combustibile prodotto, il metodo che abbiamo sviluppato è generalmente adatto per riciclare qualsiasi polimero, gli ingredienti di base per tutta la plastica".

Reattore iperefficiente

Lo studio sperimentale condotto su scala di laboratorio può essere replicato anche in un nuovo tipo di reattore iperefficiente che è stato sviluppato e brevettato da RMIT.

Il reattore si basa sulla tecnologia a letto fluido e offre un miglioramento significativo nel trasferimento di calore e di massa, ridurre i costi complessivi di capitale e di esercizio.

I prossimi passi per la ricerca sull'upcycling riguarderanno la modellazione computerizzata dettagliata per ottimizzare la metodologia, seguito da prove pilota nel reattore.

Il team della School of Engineering di RMIT è desideroso di collaborare con le industrie della plastica e dei rifiuti per approfondire la ricerca e studiare altre potenziali applicazioni del metodo di upcycling.