Kunststofafval kan worden gebruikt als grondstof voor het maken van hoogwaardige poreuze membranen. Deze kunnen vervolgens in de chemische industrie worden gebruikt voor het energiezuinig scheiden van complexe chemische mengsels of het opruimen van afvalstromen, wat de milieuvriendelijkheid van het proces nog verder vergroot.
Het onderzoek vescheen in Green Chemistry.
Polymere membranen kunnen een grote hulp zijn bij het aanpakken van veel duurzaamheidsuitdagingen, zegt Malinalli Ramírez Martínez, een Ph.D. student die het onderzoek leidde in de groep van Suzana Nunes aan de King Abdullah University of Science & Technology (Kaust). "Dankzij hun selectief doorlatende poreuze structuur kunnen ze de ecologische voetafdruk van industriële scheidingen verminderen, helpen bij de behandeling van afvalwater en toegang tot zoet water creëren."
Polyolefine kunststoffen vormen bijna de helft van alle afgedankte artikelen in plastic afvalstromen. "Polyolefinen zijn erg populair vanwege hun lage kosten en hoge thermische en chemische stabiliteit", zegt Ramírez Martínez. "We vinden ze in voedselverpakkingen, herbruikbare tassen, shampooflessen, speelgoed en nog veel meer producten."
Deze zelfde eigenschappen maken polyolefinen aantrekkelijk voor het produceren van hydrofobe microporeuze membranen voor oliezuivering en andere industriële zuiveringsprocessen. "De belangrijkste uitdagingen voor het verwerken van polyolefinen tot poreuze membranen zijn echter de hoge temperaturen die nodig zijn om ze op te lossen – gewoonlijk tussen 140 en 250 graden Celsius – en het beperkte aantal oplosmiddelen dat kan worden gebruikt, de meeste op basis van fossiele brandstoffen."
Twee biogebaseerde oplosmiddelen kunnen de duurzaamheid van dit proces aanzienlijk verbeteren, heeft het team nu laten zien. "We ontdekten dat terpenen – van nature overvloedige hernieuwbare oplosmiddelen afgeleid van non-food biomassa – polyolefinen konden oplossen bij slechts 130 graden Celsius. Ten tweede hebben we met behulp van deze oplosmiddelen met succes polypropyleenmembranen gemaakt van plastic afval van voedselverpakkingen, waardoor plastic voor eenmalig gebruik wordt omgezet in hoogwaardige materialen."
De membranen bleken geschikt voor het scheiden van de water-in-olie-emulsies die bij bepaalde industriële processen kunnen ontstaan. "De afstotingswaarden en oliezuiverheid die we vastlegden waren vergelijkbaar met state-of-the-art membranen gerapporteerd in de literatuur.
"Polyolefinen zijn alleen oplosbaar in een paar oplosmiddelen, zoals decaline. Het vinden van alternatieven voor oplosmiddelen, met name biologische oplosmiddelen, is niet alleen relevant voor de fabricage van membranen", voegt ze eraan toe.