„Kam s ním?“ Tuto otázku si již v devatenáctém století kladl Jan Neruda ve svém fejetonu o starém slamníku. Je aktuální i o dvě století později, kdy lidstvo musí řešit likvidaci nejrůznějších odpadů. Vědci z Virginia Tech College of Science přišli s metodou, díky které je možné recyklovat plastový odpad na mýdlo. Výsledky své práce publikovali tento týden v odborném časopise Science.
Vědci zjistili, že dva typy běžně používaných plastů lze přeměnit na klíčové molekuly, které se používají k výrobě mýdla. Jedná se zejména o polyethylen, který je hlavním zdrojem znečištění – používá se například pro výrobu nákupních tašek a lahví. Polyethylen se skládá z dlouhých uhlíkových řetězců, které mají podobnou strukturu jako mastné kyseliny používané k výrobě tenzidů – složek mýdel a čisticích prostředků.
Inspirován pohledem do krbu
„Znečištění plasty je velký problém, kterému v současnosti čelíme,“ konstatuje profesor Guoliang Liu. Spolu se svými kolegy proto zjišťoval, zda by se z použitého polyethylenu dalo vyrobit něco užitečnějšího. Tato myšlenka ho napadla během zimního večera u krbu, když pozoroval kouř stoupající z ohně, který tvořily drobné částečky vznikající při hoření dřeva.
„Palivové dřevo se většinou skládá z polymerů, jako je celulóza. Spalováním se tyto polymery štěpí na krátké řetězce a poté na malé plynné molekuly,“ vysvětluje Liu ve zprávě pro média. „Pokud podobným způsobem rozložíme molekuly syntetického polyethylenu, ale zastavíme tento proces dříve, než se zcela rozloží na malé plynné molekuly, pak bychom měli získat molekuly s krátkým řetězcem podobné polyethylenu.“
Na první pohled se může zdát, že plasty a mýdla mají jen málo společného, pokud jde o strukturu, vzhled a použití. Vědci však mezi nimi identifikovali překvapivé molekulární spojení. „Uvědomili jsme si, že když nějakým způsobem rozdělíme polyethylenový řetězec na menší kousky a pak na konec řetězce přidáme kyselinové skupiny, vytvoříme v podstatě mastnou kyselinu,“ vysvětluje Liu.
Abrakadabra a z polyethylenu je mýdlo
Pomocí vlastnoručně zkonstruované pece, která byla dole teplejší a nahoře chladnější, vědci zahřáli polyethylen na dostatečně vysokou teplotu, aby se řetězce rozpadly na menší kousky, aniž by se ovšem změnily na plyn. Výsledným produktem byl polyethylen s krátkým řetězcem – v podstatě druh vosku. Poté přidali na konec těchto řetězců molekuly kyslíku, čímž je účinně přeměnili na mastné kyseliny.
Chemickou reakcí zvanou saponifikace (zmýdelňování esterů) lze pak mastné kyseliny přeměnit na mýdlo. Zásadní je, že mastné kyseliny získané z plastů se chemicky vůbec neliší od mastných kyselin získaných z tradičních zdrojů, například ze zvířat. To znamená, že je lze použít k výrobě celé řady výrobků, včetně mýdla nebo pracího prášku.
Vědci zjistili, že tato metoda upcyklace funguje i v případě polypropylenu – dalšího hojně rozšířeného typu plastu, který se vyskytuje v kelímcích na kávu a obalech na potraviny. Kromě toho, že tento proces může pomoci snížit znečištění planety plastem, poskytuje podle Liua další zdroj mastných kyselin pro průmysl výroby pracích a čisticích prostředků, čímž sníží závislost na živočišných tucích.