Accuzuur en plastic samen omzetten naar schone waterstof

Oude accuzuur van autoaccu's wordt meestal gezien als een last: corrosief, rommelig en niet de moeite waard zodra het lood is teruggewonnen. Maar onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben een manier gevonden om die ongewenste vloeistof iets veel interessanters te laten doen. In een nieuwe studie in Joule tonen ze aan dat gebruikte accuzuur kan helpen bij het afbreken van plasticafval en tegelijkertijd schone waterstofbrandstof kan produceren.

Het is het soort chemie dat onwaarschijnlijk klinkt totdat de cijfers beginnen te kloppen. Het team zegt dat hun door zon gedreven reactor meer dan 260 uur bleef werken zonder een merkbare prestatievermindering, een aanwijzing dat het proces veel duurzamer kan zijn dan veel vroege laboratoriumideeën. Even belangrijk achten de onderzoekers dat het op verschillende soorten plasticafval kan werken, niet alleen op een beperkte reeks materialen.

Een afvalstroom ontmoet een andere afvalstroom

De aantrekkingskracht is duidelijk. De wereld wordt overstroomd door plastic, met honderden miljoenen tonnen die elk jaar worden geproduceerd, terwijl de recyclingpercentages pijnlijk laag blijven. Tegelijk bevatten loodzuuraccu's een aanzienlijke hoeveelheid zuur, maar dat zuur wordt meestal geneutraliseerd en weggegooid nadat het waardevolle metaal is verwijderd. Twee afvalproblemen. Eén praktische oplossing.

Jarenlang wisten wetenschappers dat zuren kunnen helpen bij het uiteenvallen van plastics. Het probleem was duurzaamheid. De meeste katalysatoren overleven niet lang onder sterke zure omstandigheden, wat grootschalig gebruik bemoeilijkt. Kay Kwarteng, hoofdauteur van de studie en promovendus in Cambridge, zei dat de uitdaging was een goedkope fotokatalysator te vinden die die omgeving kan weerstaan zonder uiteen te vallen.

Daar kwam de doorbraak. Het team ontwikkelde een katalysator die niet uiteenvalt onder invloed van zuur en in plaats daarvan een gesloten kringloop mogelijk maakt, waarbij de ene industriële afvalstroom de input wordt voor een ander nuttig proces. Het resultaat is een circulair systeem dat minder aan traditioneel recyclen doet denken en meer aan het herdenken van afval vanaf de basis.

Zonlicht, zuur en plastic in dezelfde reactor

Het proces, dat de onderzoekers zonne-gedreven zure fotoreforming noemen, is verrassend elegant. Eerst helpt het gebruikte accuzuur plasticafval af te breken tot eenvoudigere chemicaliën zoals ethyleenglycol, een verbinding die wordt gebruikt in producten variërend van antivries tot inkten. Daarna doet zonlicht de rest, waarbij de fotokatalysator het mengsel omzet in waterstof en azijnzuur, beter bekend als het belangrijkste bestanddeel van azijn.

In eenvoudige woorden zet het systeem weggegooid plastic en weggegooid zuur om in iets met echte energiewaarde. Dat is het soort chemie waar de schone-energiesector dol op is: compact, efficiënt en, als het kan opschalen, potentieel nuttig in de praktijk. Het team meldde ook dat de katalysator 11 dagen actief bleef, ongeveer 264 uur, zonder noemenswaardig prestatieverlies.

Natuurlijk is dit nog laboratoriumwerk, geen afgewerkt commercieel product. De onderzoekers maken duidelijk dat meer tests nodig zijn, vooral om te begrijpen hoe lang de reactoren meegaan en hoe ze zich buiten gecontroleerde omstandigheden gedragen. En nee, dit is geen wondermiddel voor de wereldwijde plasticcrisis. Traditioneel recyclen blijft belangrijk en zal dat waarschijnlijk nog lange tijd blijven.

Desondanks is de bredere boodschap moeilijk te negeren. Afval hoeft geen afval te blijven. Zoals Erwin Reisner, de hoofdauteur van de studie, zei: het idee is waarde te creëren uit wat anders weggegooid zou worden. Zonlicht en gebruikt accuzuur gebruiken om waterstofbrandstof te maken zal niet elk milieuprobleem oplossen, maar het kan een veelbelovende nieuwe weg openen.