Det er århundrets WSS-prosjekt: slik blir kjemi sirkulær...

Il "århundrets prosjekt" av Werner Siemens Foundation (WSS) blir virkelighet, og sikter motsirkulær økonomi i kjemisk industri: teamet ledet av Regina Palkovits e Jürgen Klankermayer fra RWTH Aachen University vil snart begynne arbeidet med det ambisiøse prosjektet om effektiv resirkulering av kjemiske forbindelser takket være katalyse.

Finansieringen fra 100 millioner sveitsiske franc gjort tilgjengelig av WSS i anledning hundreårsjubileet vil tjene til å skape et nytt forskningssenter som har potensial til å bane vei for en sann revolusjon i industrien kjemi, som står overfor muligheten for å bli "sirkulær og flerdimensjonal".

Valorisering av kvinnelig talent? Et "must" av Philip Morris
Hubert Keiber: "Vi ser etter faste prosjekter i ... 'dødens dal'"

WSS Foundation: 100 millioner sveitsiske franc for å beskytte planeten

Werner Siemens Foundation hadde lansert Idekonkurranse på 100 millioner franc Sveits i anledning hundreårsjubileet, feiret i 2023. Den som nettopp ble tildelt er stiftelsens største investering: "Vi var på utkikk etter en innovativ måte å feire jubileet vårt på”, forklarte legen så Hubert Keiber, president for WSS, "vi har funnet en med potensial til å beskytte planetens naturressurser".

Målet var klart: å utvikle teknologier forbærekraftig bruk av ressurser. På spill står et tiårig lån verdt 100 millioner sveitsiske franc for åpningen av et nytt forskningssenter i Østerrike, Sveits eller Tyskland.

Il "århundrets prosjekt" hadde en ekstraordinær respons: over hundre og tjue fremragende forskere sendte inn forslagene sine. Så, våren 2023, ble de seks finalistideene valgt ut og tildelt en WSS-forskningspris på én million sveitsiske franc. "Det var en vanskelig avgjørelse", kommenterer doktor Keiber, "vi måtte velge mellom seks eksepsjonelle prosjekter".

Etter nøye evaluering har stiftelsen valgt å belønne "Catalaix: Katalyse for en sirkulær økonomi”, presentert av professoren Regina Palkovits og professoren Jürgen Klankermayer ved det tekniske universitetet i Aachen (RWTH). Det nye WSS Research Center vil ta for seg katalyse og lede kjemi mot en sirkulær økonomi.

The Big 100 of kjemi og utfordringene i den globale økonomien
Den hellige gral av grønn kjemi: toksisitetsfrie fluorkjemikalier

Catalaix: hvorfor katalyse er nyttig for effektiv resirkulering av blandet plast

Aachen-teamets prosjekt ble tildelt ikke bare for fremragende forskning og bruk av tverrfaglige metoder, men også for dens potensielle innvirkning.

På spill er muligheten for gjenbruke de molekylære bestanddelene i råvarene på et veldig høyt produksjonsnivå, forklarer professoren Matthias Kleiner, tidligere president for den tyske forskningsstiftelsen og Leibniz-foreningen og mangeårig medlem av det vitenskapelige rådgivende styret til Werner Siemens-stiftelsen.

"Effektiv resirkulering av blandede plastmaterialer", forklarer Kleiner, "representerer en dyp og revolusjonerende innovasjon innen bærekraftsforskning. Bare tenk på millioner av tonn plast som forurenser havene av verden og hvordan vi fortsatt ikke har en reell løsning for å løse problemet".

Forskningssenteret ledet av tyske forskere vil bane vei for ensirkulær (og levedyktig) kjemisk industri takket være katalyse, prosessen som akselererer hastigheten på kjemiske reaksjoner eller gjør dem mulige.

Vi bruker katalyse nesten utelukkende for å lage kjemiske bindinger, men den kan også brukes til å bryte dem. Og stoffene som virker som katalysatorer de bidrar til å lage utgangsmaterialene for produksjon av en rekke produkter som de ender opp med å bli plastavfall.

Teamet ledet av Palkovits og Klankermayer ønsker å finne en løsning på dette problemet ved å utvikle nye katalysatorer og prosesser som er i stand til å bryte ned denne typen produkter til gjenbrukbare molekylære byggesteiner.

Utvikling av nye legemidler, bibliotek forbedret takket være kjemi
Fremtidens kjemi: industriens nye utfordringer for bærekraft

Utover resirkulering: kjemi og en fleksibel sirkulær økonomi er mulig

Det første fokuset på nye WSS Research Center det vil derfor væreplastindustrien, og du trenger ikke engang spørre deg selv hvorfor. Mennesker produserer 400 millioner tonn plast hvert år: dette fjell av petroleumsderivater den vokser så raskt at den innen 2050 vil nå den samlede vekten av alle menneskene, dyrene og soppene som lever på planeten.

Til dags dato, vi resirkulerer bare 9 prosent av all plasten som produseres og slippes ut i miljøet i form av avfall: Aachen-teamet har til hensikt å jobbe med omdannelse, et konsept som fremdeles er annerledes enn det resirkulering og upcycling.

Det handler om konvertere plast tilbake til basismaterialer gjenbrukbar gjennom en kombinasjon av prosesser som involverer kjemisk katalyse, elektrokjemi og mikrobiell handling. Forskere har allerede vist at denne tilnærmingen fungerer for ulike typer plast.

Forskernes idé er imidlertid mye mer kompleks, og går utover de individuelle produksjonssyklusene for isolerte materialer. Anvendelsen av åpen krets prinsipp vil styrke den sirkulære tilnærmingen til prosjektet ved å legge grunnlaget for enflerdimensjonal sirkulær økonomi.

De molekylære byggesteinene som produseres gjennom katalyse kan brukes på så mange forskjellige måter at de kan kanaliseres, om nødvendig, inn i andre materialkretsløp og verdikjeder. "Dette gjør det mulig å koble sammen tidligere isolerte materialkretser, noe som bidrar til utviklingen av en fleksibel sirkulær økonomi”, forklarte professor Klankermayer.

Karbonfangst og -lagring: hvordan skal vi bruke CO2?
En romlig luftrevolusjon på territoriet, byen og arkitekturen

Den nærmeste fremtiden: fra WSS Research Center til den virkelige verden

Avfallsprodukter er verdifulle ressurser, minnes professor Palkovits. Det er derfor forskerne ønsker å produsere molekylære byggesteiner under resirkulering som beholder høyest mulig kjemisk verdi. "Vi ønsker ikke å bryte ned plasten fullstendig til syntesegass eller brenne den ned til CO2", forklarer,"vi ønsker bare å komme til poenget med å gjøre dem brukbare i et bredt spekter av bruksområder".

Disse fremtidige byggeklossene bør også være mer miljøvennlige, ideelt sett jevne biologisk nedbrytbart; på den annen side, husker forskeren, "det er absolutt ingen vits i å produsere enda et prosjekt som er vanskelig å resirkulere".

Prosjektet har allerede vist sitt potensial i en eksperimentere med en PET-flaske: Forskerne brøt ned PET-polymeren til en gjenbrukbar byggestein, og fjernet i prosessen også bisfenol A, mykneren som gjør flasker fleksible.

For å gjøre dette trengs det vesentlig forskjellige prosesser, og det er hertverrfaglighet, en konstant i Catalaix-prosjektet. "Vårt arbeid er tverrfaglig", sier Regina Palkovits, "Avhengig av det spesifikke materialet og utgangspunktet vil vi velge svært forskjellige katalysemetoder".

"Men for å ha en industriell innvirkning", avslutter professor Klankermayer, "katalysatorene våre må fungere i materialer fra den virkelige verden. Dette er det grunnleggende trinnet".

LTCC kompetansesenter? I Lugano allerede 27. februar 2024
Bærekraftige bilkomponenter fra olivenhøstavfall