Plastikkens hellige gral? Nyt materiale kan genanvendes igen og igen

Plastik, plastik, plastik: Et enestående materiale, som holder dine madvarer friske og findes i de fleste redskaber, du bruger i løbet af en dag.

Men plastik er også forhadt. Det fylder i din skraldespand og forurener verdenshavene, hvis du smider det i naturen.

Og selvom du gør en indsats, sorterer og sender skrald til genanvendelse, er en del plastaffald umuligt at omdanne til ny plast, fordi det er sat sammen af en hel masse små og store molekyler med forskellige egenskaber.

Molekylerne - polymerer og monomerer - skal skilles ad, før de kan bruges til at lave ny plastik.

»Offentligheden har ikke forstået, hvor kompliceret det er. Tanken om cirkulær brug (genanvendelse; red.) er sympatisk, men der er store udfordringer,« siger Kristoffer Almdal, der er professor på Institut for Kemi ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU)

»Lige så snart man har et materiale, der består af mange forskellige polymerer, er det meget svært at genanvende,« fortsætter han.

Molekyler i ny type plast kan nemt skilles ad

Men nu er der tilsyneladende lys forude: Amerikanske forskere har udviklet en ny type plast, der er sat sammen af molekyler, som kan skilles ad og samles igen uden at miste kvalitet i processen. Ifølge forskerne kan materialet i princippet genanvendes i det uendelige.

Opfindelsen er for nyligt publiceret i det videnskabelige tidsskrift Nature Chemistry.

»De fleste typer plastik er ikke lavet til at blive genanvendt. Men vi har opdaget en ny metode til at sammensætte plast, som på et molekylært niveau tager hensyn til, at det skal kunne genanvendes,« siger hovedforfatteren Peter Christensen, postdoc på Berkeley Laberatoriets Molecular Foundry ved University of California, USA, i en pressemeddelelse.

Kort fortalt har de amerikanske forskere opdaget, at molekylerne i et særligt plastmateriale kaldet polydiketoenamin (PDK) let kan skilles ad, når materialet dyppes i en meget sur, kemisk opløsning.

I denne time-lapse video, der er lavet af Peter Christensen og Berkeley Lab, kan du se, hvordan det ser ud, når et stykke PDK bliver lagt i syre og dermed bliver nedbrudt til monomerer:

Molekylerne kan derefter sættes sammen igen og blive til nye PDK-materialer med andre farver, former og egenskaber, men med samme kvalitet som det oprindelige.

LÆS OGSÅ: Cirkulær økonomi: Vejen til et bæredygtigt forbrug?

Ingen garanti for at PDK kommer i brug

Umiddelbart lyder det helt fantastisk, og udenlandske medier skriver, at opfindelsen muligvis er »plastikkens hellige gral« - altså plastikforskernes ultimative mål.

Men ro på: Det er desværre for tidligt at læne sig tilbage og tro, at de amerikanske forskere nu har fundet løsningen på de udfordringer, der er ved at genanvende plastik, vurderer Kristoffer Almdal fra DTU.

I laboratoriet har forskerne godt nok lavet eksperimenter, der viser, at PDK har egenskaber, som gør materialet yderst genanvendeligt.

Men der er ingen garanti for, at eksperimenterne nogensinde fører til storproduktion af PDK-produkter, som kan bruges ude i virkeligheden, vurderer han.

»Der er en lang tradition for at forske i polymermaterialer (plast; red.), hvor man bruger molekyler med reversible bindinger, som man kan få til at falde fra hinanden igen. De amerikanske forskere viser ret overbevisende, at det rent faktisk kan lade sig gøre,« siger Kristoffer Almdal, efter at han har læst den videnskabelige artikel.

»Men jeg tror ikke, vi vil se, at den plastik, vi bruger i dag, om ti eller tyve år er erstattet af et materiale som PDK, for der er lang vej fra at vise, at noget kan lade sig gøre i et laboratorium, til at det kan sættes i produktion. Det skal kunne gøres til en fornuftig pris, og uden at man bruger mere energi end ved fremstilling af traditionel plast,« fortsætter han.

Molekyler skal designes til genanvendelse

De amerikanske forskeres eksperimenter og tanken om, at plastik skal kunne genanvendes på et molekylært niveau, er dog et skridt i den rigtige retning, siger Kristoffer Almdal.

»Hvis vi skal løse de problemer, der er ved genanvendelse af plast, skal vi fra starten bringe en cyklisk tankegang ind. Allerede når vi designer de molekyler, plastikken skal bestå af, skal vi tænke over, hvad der skal ske, når produktet er blevet brugt,« siger han.

Du kan debattere løsninger på verdens problemer og få gode tips til, hvordan du selv kan handle i hverdagen for at gøre Jorden til et lidt bedre sted, i Videnskab.dk's populære Facebook-gruppe Red Verden. Alle er velkomne.

Forskellige polymerer gør plast anvendelig

Plastik består som sagt af polymerer. Polymerer er store molekyler, også kaldet makromolekyler, som er sat sammen af mindre molekyler, de såkaldte monomerer.

Molekylerne og deres sammensætning bestemmer, hvilke egenskaber plastikken får - for eksempel om den bliver blød eller hård.

»Når man eksempelvis laver en ketchupflaske, sætter man flere forskellige typer polymerer sammen for at give flasken de egenskaber, den skal have,« siger Kristoffer Almdal og nævner to funktioner en god ketchupflaske af plast skal have:

• Den skal kunne falde på gulvet uden at gå i stykker
• Den skal forhindre vand og gasser i at trænge ind. For eksempel må der ikke kunne komme ilt ind, når flasken er lukket, for så bliver ketchuppen dårlig.

»For at gøre flasken egnet til ketchup, lægger man et barrierelag ind, som forhindrer, at ilt kan trænge ind,« forklarer Kristoffer Almdal.

LÆS OGSÅ: Bionedbrydelige plastikposer overlever tre år i naturen

Laget består af en polymer, der er sat sammen af bestemte monomerer, som ilt ikke kan trænge igennem. Problemet er, at det iltbeskyttende polymerlag kan opløses af vand.

»Derfor er man nødt til at tilføje et andet polymerlag, der blokerer vandet. Og for at få de forskellige lag til at binde ordentligt, er man nødt til at lægge endnu et lag ind,« siger Kristoffer Almdal.

Polymerlag gør flasken svær at genanvende

Genialt, at man ved at sætte forskellige typer polymermolekyler sammen kan lave en flaske, der holder ketchuppen frisk og ikke går i tusind stykker, når man taber den på køkkengulvet. Men de mange polymerlag er samtidig en kæmpe udfordring, når flasken skal genanvendes - det vil sige omdannes til et ny plast.

For så skal de forskellige molekyler skilles ad igen.

»Det er utrolig svært,« siger Kristoffer Almdal.

Nogle molekyler kan man i bedste fald bevare og bruge igen.

»Men en stor del vil gå til spilde. Og de, der kan genanvendes, vil ikke have samme kvalitet som de oprindelige, for nogle af de lange kemiske kæder i polymererne vil knække, når de bliver omdannet til nye produkter,« siger Kristoffer Almdal.

»Derfor er vi stadig meget langt fra en cirkulær økonomi, hvor vi kan genanvende plast i det uendelige,« vurderer han.

LÆS OGSÅ: Plastik i havet ender på bunden af Arktis

Amerikanske forskere er på rette vej

De amerikanske forskere har taget et skridt i den rigtige retning ved at udvikle et polymerprodukt, hvor plastens byggeklodser ganske let kan skilles ad, uden at den kemiske struktur bliver ødelagt.

Produktet har potentiale til at kunne bruges til at lave tekstiler, 3D-print og skum, meddeler forskerne.

Selv om det endnu er uvist, om de amerikanske forskeres opfindelse nogensinde kommer i produktion, bifalder Kristoffer Almdal deres forskning. Det er den slags, der er brug for, hvis verdens enorme produktion af plast skal blive bæredygtig, siger han:

»Der skal satses hårdt på at få udviklet nye materialer, hvor man allerede, når man designer molekylerne, tænker over, at de skal kunne genanvendes,« siger han.

LÆS OGSÅ: Skal stofposen bruges 7.100 gange for at være mere miljøvenlig end plastikposen?​

LÆS OGSÅ: Stofpose eller plastikpose: Hvilken skal jeg vælge?