Kunststoffen maken en recyclen met licht

Onderzoekers van de TU Eindhoven hebben een innovatieve methode ontwikkeld om kunststoffen niet alleen te maken, maar ook te recyclen met behulp van licht. Deze aanpak kan een belangrijke bijdrage leveren aan het terugdringen van de groeiende berg plastic afval.

Traditionele chemische recycling gebeurt meestal met behulp van hoge temperaturen. Maar in een nieuwe studie, gepubliceerd in Advanced Materials, tonen wetenschappers aan dat ook licht een krachtige tool kan zijn in het recyclen van polymeren. Het onderzoek richtte zich op kunststoffen die rijk zijn aan hydroxylgroepen, een bepaalde chemische bouwsteen.

Met een fotochemisch proces, gebaseerd op zogenoemde pinacol-koppeling, werden eenvoudige moleculen omgezet in goed gedefinieerde polymeren. Opvallend is dat deze nieuwe materialen thermisch zeer stabiel zijn en hun structuur behouden tot ruim 300 graden Celsius. Bovendien zijn ze geschikt voor productie op gram-schaal, een belangrijke stap richting praktische toepassingen.

Fotokatalysator

Wat deze methode bijzonder maakt, is de mogelijkheid om de kunststoffen onder invloed van zichtbaar licht weer af te breken tot hun oorspronkelijke bouwstenen. Hiervoor gebruikten de onderzoekers een goedkope fotokatalysator op basis van het metaal cerium, dat in ruime mate beschikbaar is op aarde.

De methode blijkt niet alleen effectief, maar ook selectief: het licht kan heel gericht de chemische bindingen in de kunststof verbreken, zonder dat andere materialen worden aangetast. Daardoor zou deze techniek in de toekomst ook kunnen worden ingezet om specifieke polymeren te recyclen uit gemengde plasticafvalstromen.

In de studie werd al een volledige recyclus uitgevoerd, waarbij het hergebruikte materiaal dezelfde eigenschappen had als het origineel. Daarmee laat het onderzoek zien dat lichtgestuurde chemie een serieuze aanvulling kan zijn op bestaande recyclingtechnologieën.