アルカリ熱処理（Alkaline Thermal Treatment、略称 ATT）と呼ばれるプロセスが、混合プラスチック廃棄物を高純度の水素燃料に変換するためにテストされています。この新しい研究は、アメリカ合衆国カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）のサミュエルi工学部と韓国の梨花女子大学の研究者によって行われました。このプロセスは、リサイクル前にプラスチック廃棄物を分類するための高コストで煩雑な手順を排除します。この単一反応器方式は、最も一般的でリサイクルが難しい3種類のプラスチック混合物、すなわちポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリエチレン（PE）、およびポリプロピレン（PP）を成功裏に処理します。
UCLA サミュエルi工学部の学部長であり、化学および生物分子工学の教授であるパク・アヒョン（Ah-Hyung “Alissa” Park）は次のように述べています。「私たちは同時に2つの緊急のグローバルな問題を解決しています。プラスチック廃棄物は驚異的な速度で蓄積されており、クリーンな水素はエネルギーの脱炭素化にとって重要です。この技術は、革新的でスケーラブルな方法でこれら2つの課題を解決します。」
混合プラスチック処理
アルカリ熱処理技術はプラスチック廃棄物を水素燃料に効果的に変換できる
周囲を見渡すと、テーブルの上の水ボトル、収納室のしわくちゃのショッピングバッグ、そして車の流線型のダッシュボードには共通の欠陥があります。一度捨てられると、これらの廃棄物はほとんど単一の流れとしてリサイクルされることがありません。世界的なリサイクルにおける持続的な課題は、プラスチックの種類に応じて分類する必要がある労働集約的な要求です。これにより、79%のプラスチック廃棄物が最終的に埋立地に埋められ、さらに12%が焼却されて大気汚染を引き起こします。再生されるプラスチックはわずか9%です。しかし、この新しい研究はこの課題を克服しました。研究チームは、世界で最も一般的な3種類のプラスチックの混合物を水素燃料に変換できる化学技術を示しました。
興味深いことに、この方法では過程中に二酸化炭素が一切放出されません。アルカリ熱処理は、加熱によって水酸化ナトリウムと有機物の間の反応を引き起こし、その過程で水素燃料を生成します。この技術はもともと海洋バイオマス（藻類など）から水素燃料を抽出するために設計されていました。研究者たちは、同じ原理を使用して深刻化するプラスチック問題を解決できるかどうかを考えました。
この過程では、プラスチックボトル（PET）は容易に分解されますが、ショッピングバッグ（PE）や食品容器（PP）はその安定した頑固な炭素-水素結合により化学攻撃に抵抗します。この化学的防御を克服するために、熱酸化前処理プロセスが導入されました。このプロセスでは、混合プラスチックが空気中のわずかな熱に短時間接触します。その後、酸素が頑固なポリマー鎖に導入され、すべての3種類のプラスチックを分解するために必要な反応性の弱点が作り出されます。
環境に優しいプロセス
アルカリ熱処理プロセスは環境への影響を大幅に低減する
一度活性化されると、未分類のプラスチック混合物は単一の反応器内で優雅に分解され、純度90%以上の水素を放出します。ATTプロセスは、約400度 Celsius（752度 Fahrenheit）の温度で運転され、環境フットプリントへの影響を変えます。この温度は、極端な気化方法の運転温度よりも低いです。さらに、この技術は水酸化ナトリウム試薬を使用してプラスチックの炭素を捕獲し、温室効果ガスを大気中に放出するのではなく、これらの炭素を安定した固体鉱物ナトリウム炭酸塩に永久に結合させます。研究者たちは、この副産物を炭酸カルシウムに変換するための簡単な二次プロセスを概説しており、これはコンクリートや建設業界で使用される鉱物であり、プラスチックの炭素をインフラに永遠にロックすることができます。
この突破口は現在、精密な実験室環境に限られています。この技術を市のリサイクルプラントに拡大するためには、まだ大幅な最適化が必要であり、その長期的な経済的実現可能性は厳密にテストされる必要があります。この研究は『アメリカ国立科学アカデミー紀要』（Proceedings of the National Academy of Sciences）に発表されました。