Radiační technologie pro recyklaci plastů na Filipínách

Mezinárodní agentura pro atomovou energii podporuje projekt NUTEC Plastics, který si kromě přesného monitorování a měření výskytu plastů v životním prostředí jadernými technologiemi rovněž klade za cíl snížit množství plastového odpadu pomocí radiačního zpracování vyřazeného plastu a jeho přípravy pro recyklaci na nové materiály a výrobky. „Odhaduje se, že na Filipínách se denně vyprodukuje 61 000 tun pevného odpadu, z čehož až 24 % tvoří plasty,“ říká Carlo Arcilla, ředitel Filipínského institutu jaderného výzkumu (PRNI) na ministerstvu vědy a technologie. „Podle nedávných údajů je země jedním z největších světových přispěvatelů plastového odpadu do oceánů.“

Rybářský a akvakulturní průmysl na Filipínách je 11. největší na světě a znečištění moří plasty jej ohrožuje. Každý rok se do oceánu dostane více než 300 000 tun plastů z pobřežních oblastí a osad v Manilském zálivu, z nichž 80 % tvoří plasty používané k výrobě obalů.

K vyřešení tohoto problému Filipíny nedávno zavedly zákon o rozšířené odpovědnosti výrobce (EPR), což znamená, že společnosti jsou nyní odpovědné za plastové obaly, které používají k ochraně, přepravě a prodeji svých produktů. V důsledku toho začaly některé společnosti používat recyklované plasty. Ne vždy to ale je možné vzhledem ke kvalitě plastového odpadu. „Jednou z hlavních překážek konvenční recyklace plastů je to, že recyklace snižuje kvalitu vyrobených plastů a pelet,“ řekl Arcilla. „Ve srovnání s výrobky vyrobenými z panenských pryskyřic trpí výrobky z recyklovaných plastů často horšími mechanickými vlastnostmi.“

Zabránit plastům, aby skončily v moři

Aby se vypořádaly s problémem znečištění plasty, Filipíny nyní ve spolupráci s iniciativou MAAE NUTEC Plastics testují aplikaci jaderných technologií. Cílem je přidat plastovému odpadu jinou, další hodnotu a zabránit tomu, aby se vůbec dostal do oceánu. „V projektu PREx, který uskutečňuje PNRI (Philippine Nuclear Research Institute) a podporuje NUTEC Plastic, se snažíme využít záření ke zvýšení termomechanické pevnosti materiálů vyrobených z plastových odpadů, což umožní použít recyklované plasty pro více aplikací. Pokud budeme úspěšní, přispějeme k výrobě pevnějších materiálů z recyklovaných plastů, které lze použít například při výstavbě domů,“ řekl Arcilla.

Elektronové paprsky

Jednou z technik ionizujícího záření pro cenově dostupné opětovné zpracování a recyklaci plastů je použití urychlovačů elektronů. Technika je slibná, není nová, je dlouho úspěšně používaná v jiných aplikacích. Ozářené polymery jsou všude kolem nás, od gumových pneumatik na autech po horkovodní potrubí a obaly na potraviny. Když dokážeme využít tuto technologii v průmyslových aplikacích k získání nových vlastností plastů, nic nebrání používat ji také k reformování a restrukturalizaci odpadních plastů, aby se zlepšila jejich recyklovatelnost a snížilo se jejich množství. Plasty se skládají z různých typů polymerů, tj. látek složených z dlouhých řetězců nebo sítí opakujících se skupin atomů nazývaných monomery. Ozařování má na polymery různé účinky, které můžeme využít.

Síťování polymerů

Ozařování elektronovým paprskem vytvoří mezi polymerními vlákny můstky. Spojením polymerních vláken dohromady se vlastnosti materiálu zlepší a lze jej použít k vytvoření trvanlivějších, odolnějších a kvalitnějších produktů. To je běžná praxe např. při výrobě pneumatik, protože umožňuje výrobcům zmenšit tloušťku pryže, tudíž snížit náklady na suroviny a výrobu a učinit produkt udržitelnějším.

Degradace polymerů

U této metody se ozařování používá právě opačným způsobem – řetězce se štěpí, polymery se tzv. „degradují“. Tento proces činí materiály křehčími, snadněji se rozemílají na jemnější částečky. Například polytetrafluoretylen, chemický povlak, který je známější pod značkou teflon, se degraduje a poté používá v mazivech motorových olejů a přísadách do inkoustů. V rámci koordinovaného výzkumného projektu odborníci zvažují, jak lze štěpení polymerních řetězců využít při chemické recyklaci, při níž se produkt rozloží na základní chemickou formu, aby se vytvořily nové suroviny nebo palivo. Rozštěpení polymerního řetězce pro recyklaci by podle něj mohlo výrazně zvýšit výrobu nových produktů z polymerů na jedno použití.

Roubování polymerů

Roubování je proces růstu upraveného krátkého polymerního řetězce na povrchu jiného polymeru za účelem modifikace jeho vlastností. Stejná technika může být použita pro kombinování polymerů, které by byly typicky vzájemně nekompatibilní.

Toto je jen několik možných způsobů, kterými MAAE zkoumá využití ionizujícího záření pro recyklaci odpadu z plastů. Aby se zlepšily možnosti celosvětového využití inovativních radiačních technik pro snižování plastového odpadu jeho recyklací, společnost zahájila v roce 2021 iniciativu Nuclear Technology for Controlling Plastic Pollution (NUTEC Plastics). Iniciativa se zaměřuje na pomoc zemím při používání různých jaderných technik. Poskytuje vědecky podložené důkazy k charakterizaci a hodnocení znečištění moří mikroplasty a zároveň ukazuje použití ionizujícího záření při recyklaci plastů, přeměňování plastového odpadu na znovu použitelné zdroje.

(O NUTEC Plastics jsme již psali včera.)

Sdílení zkušeností národních zúčastněných stran

Více než 70 regionálních expertů a zúčastněných stran z průmyslu podílejících se na NUTEC Plastics v regionu Asie a Tichomoří se zúčastnilo národního setkání v Manile. Renato Solidum, ministr pro vědu a technologii Filipín, zdůraznil závazek země k inovativním řešením na podporu udržitelnosti životního prostředí. Zástupce generálního ředitele MAAE Hua Liu, informoval: „Prostřednictvím našeho probíhajícího regionálního projektu udělaly čtyři pilotní země – Filipíny, Indonésie, Malajsie a Thajsko – důležité kroky vpřed a úspěšně dokončily experiment dokazující proveditelnosti konceptu recyklace plastů pomocí jaderné technologie“.

Vrcholem národního setkání zainteresovaných stran byl přístup Filipín, protože země dosáhla přechodu od zkoušek konceptu do vývojové fáze, což je významný projektový milník. Filipíny ověřily vytváření pevnějších a flexibilnějších konstrukčních materiálů z plastového odpadu pomocí ozařování. „Filipíny, stejně jako další pilotní země NUTEC, dosahují značného pokroku se solidními vědeckými důkazy o účinnosti a efektivitě nových recyklačních procesů,“ řekl Najat Mokhtar, zástupce generálního ředitele MAAE a vedoucí oddělení jaderných věd a aplikací. „Nyní je čas zapojit do tohoto úsilí soukromý sektor pro potenciální komerční trh.“

Souběžně s národním setkáním zúčastněných stran se v Manile konal regionální školicí kurz. Pořádal jej PNRI a nabízel podrobné instrukce o používání nízko- a středně energetických urychlovačů elektronů pro recyklaci polymerního odpadu. Čtyřdenní kurz umožnil 19 účastníkům ze šesti zemí (Čína, Indonésie, Malajsie, Filipíny, Srí Lanka a Thajsko) získat odborné znalosti o nejnovějších technologiích nakládání s plastovým odpadem s radiační pomocí. Kurz pokrýval širokou škálu témat, od základních pojmů radiační chemie až po pokročilé techniky v povrchových modifikacích polymerů.

Zdroje: NUTEC Plastics: Filipíny postupují vpřed v radiační technologii pro recyklaci plastů | MAAE (iaea.org)

Plastic Pollution: Recycling with Radiation to Protect the Environment | IAEA