大気中の水分を回収するプラスチック廃棄物からの吸着剤生成

ウィーン大学-material化学者たちは、プラスチック廃棄物に2回目の命を与える方法を見つけた。この方法により、複数の異なるプラスチック種類を空気中から水を吸着する網状構造に変換することができる。これらの素材は乾燥した気候でも水を吸着でき、光のような穏やかな熱源を使用して再放出することができる。新しい研究は、プラスチック廃棄物に空気中から水を採取するために使用される吸着剤として2回目の命を与える方法を提供している。

廃棄プラスチック包装素材は有用な製品に変換できる

この方法を用いると、廃棄プラスチック包装材や古いCD、はてはLEGOの部品までもが、空中から大量の水分を捕らえる素材へと変換できる。一部のプラスチックは、分子構造に6つの炭素原子からなる環を持つ芳香族ポリマーで構成されている。この環は、ポリマー鎖を互いに結合させる適切な部位を提供し、小さな内部空洞を持つ多孔質の網目構造を形成する。発表によると、続く硫酸による処理で、比較的乾燥した空気からも水を吸着するスルホン酸基が付加される。研究者たちは、様々なポリスチレン包装材、ポリカーボネート製の古いCD、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（ABS）製のLEGO部品を原料として用いて、この親水性の分子スポンジの生成に成功した。同じ発表によれば、選ばれた廃棄プラスチックの混合素材もまた成功的に処理されており、この結果は原料として用いられた素材の間で本方法の多様性を示している。Chem Circularityで発表された発見は、様々な芳香族プラスチック廃棄物を大気の湿気を捕らえる機能的素材へと変換する経路を示している。混合素材を処理できる可能性は、相容れる廃棄物流において分離の必要性を低減する機会を提供する。本方法を実験室外へ展開するためには、変動する原料、溶媒および反応剤の回収、製造コスト、環境影響の評価、ならびに装置との統合および長期的な耐久性の検討が必要である。これらの課題への対応は、プラスチック廃棄物に与えられたこの第二の命が、循環型素材管理および水供給にどの程度貢献し得るかを決定するだろう。

汎用ポリスチレン製のスポンジ

研究チームは、使い捨てのカトラリーやCDケースに使用される汎用ポリスチレンから製造されたスポンジが、湿った空気中では自身の重量の約60%に相当する水を吸着でき、乾燥した砂漠のような条件下では約20%に相当する水を吸着できることを明らかにした。この水は、太陽光などの穏やかな熱源を用いて回収・放出することができ、吸着・脱着の大部分は1時間以内に行われる。スポンジはこのサイクルに強く耐え、水を生成するために繰り返し使用できる。研究チームは、今回の研究が、混合したプラスチック原料を含め、様々な芳香族廃棄プラスチックを、空気から水を生成するための効果的な素材へ転換する方法を示したと強調した。また、スポンジの長期的なパフォーマンスと総資源要件を評価するための研究は進行中である。「このアプローチは、包装材、コンパクトディスク、LEGOの部品から得られる芳香族廃棄プラスチックを用いて示しています。高架橋化とスルホン化により、これらの原料を水を捕獲するためのポリマー網目構造へ転換しており、これにより既存のポリマー素材に、モノマーへ分解することなく第二の寿命が与えられています」と、研究者たちは論文で述べている。