Pasukan perintis yang diketuai oleh Universiti Delaware telah membangunkan pemangkin revolusioner yang mengubah sisa plastik kepada bahan api cecair dengan lebih cekap, membuka jalan bagi penyelesaian mampan kepada pencemaran plastik.
Satu pasukan penyelidik yang diketuai oleh Universiti Delaware telah membuat satu kejayaan besar dalam memerangi pencemaran plastik. Pasukan itu telah membangunkan pemangkin baru yang menukar sisa plastik kepada bahan api cecair dengan lebih cepat dan dengan lebih sedikit produk sampingan yang tidak diingini berbanding kaedah semasa.
Plastik, walaupun dinilai untuk ketahanannya, menimbulkan cabaran alam sekitar yang besar kerana kegigihannya sebagai serpihan kecil yang dikenali sebagai mikroplastik, yang menyusup ke dalam ekosistem dan mengancam kesihatan manusia.
Proses kitar semula tradisional merendahkan kualiti plastik dari semasa ke semasa, gagal seiring dengan jumlah sisa plastik global yang banyak.
Pemangkin baru, diterbitkan dalam jurnal Chem Catalysis, mewakili kemajuan kritikal dalam kitar semula plastik — mengubah sisa menjadi sumber yang berharga. Inovasi ini bersedia untuk mengurangkan pencemaran plastik dengan ketara dan memupuk pengeluaran bahan api yang mampan.
"Daripada membiarkan plastik bertimbun sebagai bahan buangan, kitar semula menganggapnya seperti bahan api pepejal yang boleh diubah menjadi bahan api cecair dan bahan kimia yang berguna, menawarkan penyelesaian yang lebih pantas, lebih cekap dan mesra alam," kata pengarang kanan Dongxia Liu, Profesor Kejuruteraan Kimia dan Biomolekul Robert K. Grasseli di Universiti Delaware, dalam satu kenyataan akhbar.
Penyelidikan pasukan memberi tumpuan kepada hidrogenolisis, kaedah yang menggunakan gas hidrogen dan pemangkin untuk memecahkan polimer dalam plastik kepada bahan api cecair yang sesuai untuk pengangkutan dan kegunaan industri.
Pemangkin tradisional sering menghadapi cabaran kecekapan kerana molekul polimer bergelut untuk berinteraksi dengan tapak aktif pemangkin.
Walau bagaimanapun, pasukan yang diketuai Universiti Delaware menangani perkara ini dengan membuat inovasi dengan MXenes (disebut max-eens), sejenis bahan nano. Mereka menukar MXenes kepada MXenes mesoporous, mencipta liang terbuka yang lebih besar yang membolehkan plastik cair mengalir dengan lebih bebas, meningkatkan kecekapan proses kitar semula.
"MXenes membentuk lapisan dua dimensi, seperti halaman buku. Lapisan yang disusun dalam buku tertutup ini menyukarkan plastik cair untuk bergerak dengan mudah, mengehadkan sentuhan dengan pemangkin," tambah pengarang pertama Ali Kamali, calon kedoktoran di Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Biomolekul. "Untuk menambah baik reka bentuk, kami memasukkan tiang silika untuk membuka ruang antara lapisan MXene, membolehkan polimer dan sebatian perantaraan yang terbentuk semasa tindak balas mengalir dengan lebih mudah."
Menguji pemangkin ruthenium yang disokong MXene mesoporous mereka dengan polietilena berketumpatan rendah (LDPE) — plastik biasa digunakan dalam beg beli-belah dan filem — pasukan memerhatikan hasil yang luar biasa.
Dalam reaktor bertekanan, menggabungkan LDPE dengan pemangkin dan gas hidrogen, kadar tindak balas hampir dua kali lebih cepat daripada yang dilaporkan sebelum ini untuk hidrogenolisis LDPE. Pemangkin itu juga mempunyai selektiviti tinggi, menghasilkan bahan api cecair yang disasarkan sambil meminimumkan produk sampingan yang tidak diingini seperti metana.
"Kami dapat menghasilkan bahan yang bukan sahaja mempercepatkan penukaran tetapi juga meningkatkan kualiti produk bahan api. Kemajuan ini menyerlahkan potensi pemangkin mesoporus berstruktur nano untuk meningkatkan kitar semula plastik," tambah Liu.
Memandang ke hadapan, pasukan penyelidik merancang untuk memperhalusi pemangkin dengan lebih lanjut dan membangunkan perpustakaan komprehensif pemangkin berasaskan MXene untuk memproses pelbagai jenis plastik. Mereka berhasrat untuk bekerjasama dengan rakan industri, mengubah sisa plastik kepada bahan api dan bahan kimia yang memberi manfaat kepada alam sekitar dan memberikan nilai ekonomi kepada masyarakat tempatan.
sumber: University of Delaware