Pokročilá recyklace: Mikrovlny vykouzlí z PET lahví materiál pro baterie  
Mikrovlnné záření urychluje organické reakce, které promění polymer PET na tereftalát sodíku. Ten je slibným materiálem pro anody lithium-iontových a sodíko-iontových baterií, které by se mohly stát klíčovým prvkem obnovitelné energetiky.
„Květ“ tereftalátu sodíku. Kredit: Purdue University.
„Květ“ tereftalátu sodíku. Kredit: Purdue University.

Baterie se staly významným ohniskem problémů dnešní doby. A dalším takovým pěkně žhavým ohniskem je i plastový odpad. Tým americké Purdue University to vzal pěkně zostra a snaží se vyřešit tyhle dvě věci jednou ranou. Pomocí jednoduché technologie dělají z běžného druhu plastového dopadu základní komponentu nabíjitelných baterií.

 

Vilas Pol. Kredit: Purdue University.
Vilas Pol. Kredit: Purdue University.

Vilas Pol s kolegy využili populární polymer polyethylentereftalát, čili PET, který je známý především díky plastovým lahvím. Právě PET tvoří nemalou část odolného plastového odpadu. Výzkumné týmy proto vyvíjejí technologie pro recyklaci PET plastů, včetně jeho přeměny na zcela jiné materiály, jako jsou uhlíková vlákna, materiály podobné betonu nebo materiály pro chemickou filtraci.

 

Polův tým se rozhodl přeměnit PET na tereftalát sodíku (disodium terephthalate). Tento materiál je už delší dobu považován za slibný pro anody lithium-iontových a sodíko-iontových baterií. Tereftalát sodíku má výborné elektrochemické vlastnosti a zároveň je šetrnější vůči životnímu prostředí – ve srovnání se soudobými anodami, které jsou obvykle vyrobeny ze směsi grafitu a mědi.

PET je stálicí plastového odpadu. Kredit: Hyena / Wikimedia Commons.
PET je stálicí plastového odpadu. Kredit: Hyena / Wikimedia Commons.

 

První krokem postupu Polova týmu je úprava PET plastu na vločky. Pak následuje ozáření vloček ultrarychlým mikrovlnným záření, které během dvou minut přemění PET vločky s přísadou, na „květy“ tereftalátu sodíku. Badatelé na závěr ověřili kvalitu výsledného materiálu pomocí postupů rentgenové difrakce a spektroskopického zobrazování.

 

Jak upozorňuje Pol, použití ozařování mikrovlnami pro reakce organických látek si v poslední době získalo značnou pozornost. Výhodou je především rychlost takových reakcí. Polův tým vyrobí květy tereftalátu z PET vloček za 120 sekund, což je doba, která odpovídá spíše aplikaci mikrovln v kuchyni.

 

Badatelé rovněž ověřili, že anody z takto vytvořeného tereftalátu sodíku fungují jak v lithium-iontových, tak i v sodíko-iontových bateriích. Zvláště sodíko-iontové baterie jsou dnes považovány za velmi slibné pro použití v technologiích rozvodných sítí. Sůl je levná a dostupná, a stejně tak by mohly být levné veliké sodíko-iontové baterie, které by sloužily pro ukládání velkých množství elektřiny, především z obnovitelných zdrojů.

 

Video: Upcycling: Turning Trash to Treasure | Vilas Pol | TEDxPurdueUSalon

 

Literatura

Purdue University 22. 4. 2020.

ACS Sustainable Chemistry & Engineering 8: 6252-6262.

Datum: 28.04.2020
Tisk článku

Záhadné vynálezy - Vědomosti a utajované objevy - Novák Jan A.
 
 
cena původní: 269 Kč
cena: 239 Kč
Záhadné vynálezy - Vědomosti a utajované objevy
Novák Jan A.
Související články:

Nová lithiová baterie pohlcuje oxid uhličitý a vyrábí karbonát     Autor: Stanislav Mihulka (01.10.2018)
Nová zahřívací Li-Ion baterie se nabije pro jízdu elektromobilu za 10 minut     Autor: Stanislav Mihulka (05.11.2019)
Experimentální organická protonová baterie se dobije za 100 sekund     Autor: Stanislav Mihulka (10.04.2020)



Diskuze:

Sodík?

Pavel Houdek,2020-04-28 16:19:00

Mě by docela zajímalo jak se z (C10H8O4)n vyrobí mikrovlnama ten sodík.

Odpovědět


Re: Sodík?

Jaroslav Lepka,2020-04-28 16:53:52

Jo, také mám pocit, že se "něco" vytratilo překladem. Také je ovšem možné, že se jedná jen o další pokus o transmutaci.

Odpovědět


Re: Re: Sodík?

Zdenek Svindrych,2020-04-28 22:13:56

Ono totiž hrozně záleží na tom, jak se do toho třískne!

Odpovědět


Re: Sodík?

Pavel Hudecek,2020-04-28 18:04:18

Zjevně jde o částečnou ztrátu při překladu. Úplně na konci je zmínka "Sůl je levná a dostupná". Takže asi před pečením posolit.

Odpovědět


Re: Re: Sodík?

Jan Novák9,2020-04-28 22:22:58

Zmínka o soli se týká sodíko-iontových baterií.

Odpovědět

Upřesnění

Pavel Hudecek,2020-04-28 12:28:08

Je známo, co se myslí tím "ultrarychlým mikrovlnným záření"?

Odpovědět


Re: Upřesnění

Florian Stanislav,2020-04-28 13:01:23

https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2020/Q2/microwaves-power-new-technology-for-batteries,-energy.html

Smysl textu:"Používáme ultrarychlý proces mikrovlnného ozařování k přeměně PET ..na vločky tereftalátu dvojsodného a použijeme to jako materiál anody baterií," řekl Vilas Pol.

Odpovědět


Re: Upřesnění

Josef Hrncirik,2020-04-29 07:53:28

Je to v troubě. Čórka trouby s MW a zpětným chladičem proběhla ultrarychle. Solí se myslí všechny bílé květy, ať již z Orlíka osvědčený louh sodný či tereftalát dvojsodnatý. Nejlepší je provádět solubilizaci v klávu v kafilerce, nebo alespoň v papiňáku. Pro Ty, kteří nemají povolení pro práci s tlakovými nádobami, navrhli náhradní postup. Připrav z houževnaté PET láhve nenápadně vločky v mixeru. 4 g louhu vhoď do 50 ml glykolu (v nouzi koncentrovaného Fridex TMr.); 2x se přežehnej (pravoslavně) a louh v MW troubo na mírném ohni rozpusti. Vhoď do roztoku 9,6 g vloček PET, 3x se přežehnej a směle do toho pusť 1000W ultrarychlých MW vln (blesků). Po 1 minutě vyhoď POJISTKY. 50 ml vroucího glykolu promíchej a znovu na 1 minutu nahoď JiSTIČ! Páry glykolu jsou sladce jedovaté. Část vypařeného glykolu se Ti doplní automaticky transmutací PET.
Po ochlazení vykrystalovaný bílý květ odděl od zbytků glykolu a ev. polyglykolů centrifugací, promyj dle chuti opakovaně jemným lihem a čistý bílý květ suš ve vakuu při 80°c 12 h. Tak se snadno a utrarychle dostaneš k troubě a tereftalánu dvojsodnatému i glykolu.

Odpovědět


Re: Re: Upřesnění

Florian Stanislav,2020-04-29 12:07:00

Tereftalát dvojsodnatý ?
Koncovka sodnatý s užívala asi do 1918, viděl jsem lahvičku s popisem nitroprussid sodnatý.
https://dml.cz/bitstream/handle/10338.dmlcz/109092/CasPestMatFys_048-1919-3_6.pdf
PET : Chemická odolnost: PET lahve jsou nepoužitelné pro roztoky silných zásad, ..takže neodolává NaOH.

Odpovědět


Re: Re: Re: Upřesnění

Josef Hrncirik,2020-04-29 12:26:21

PET láhve či sudy nutno před solubilizací ostatků louhem pečlivě vyasfaltovat či vyparafinovat, aby nedošlo k předčasnému vytečení. Je to vhodné i pro solubilizaci skeletu H3O+

Odpovědět


Re: Upřesnění

Petr Nejedlý,2020-04-30 03:29:48

"ultrarychlým" se míní to, že ten PET se solí stačí mikrovlnit 2 minuty.
Až se to dozví marketingové oddělení výrobců zmražených obědů, budou podobnými superlativy jistě hýřit všechny mrazáky v nejblišším ultramarketu....

Odpovědět

Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

M. D.,2020-04-28 09:35:51

Ekoteroristi z něj ovšem šílí, ale nechápu, proč.

Odpovědět


Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

Pavel Hudecek,2020-04-28 12:31:44

Myslím, že to souvisí s opačným, neméně odpudivým koncem názorového spektra: Ekoignoranti. Ti PET pálí v kamnech, nebo odhodí kamkoli. V prvním případě vznikají zajímavé jedy, v druhém se ten bordel dožije vyššího věku než ten kdo ho zahodil.

Odpovědět


Re: Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

M. D.,2020-04-28 13:19:48

Fámy o pálení může rozšiřovat jen ten, kdo žádný komín nevlastní.

Odpovědět


Re: Re: Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

Pavel Hudecek,2020-04-28 18:06:07

Nebo pár takových lidí zná. Včetně vlastní babičky. A komíny mám asi 4, jen nevím zda jsou moje, nebo SVJ.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

M. D.,2020-05-07 10:46:51

Když máte tolik komínů, zkuste v některém z nich pálit PET. Budete šokován, jak rychle se Vám sazemi zanesou.

Odpovědět


Re: Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

Jaroslav Lepka,2020-04-28 16:50:29

Aniž bych chtěl relativizovat odhazování PET flašek kamkoliv (krom tříděného odpadu), zajímaly by mě ty "jedy" vznikající pálením. Podle mých informací je to nakonec jen CO2 a byť jsou z něj ekofašisti na větvi, furt je to přírodní produkt, ba dokonce nezbytný prvek fotosyntézy.

Odpovědět


Re: Re: Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

Honza Šimek,2020-04-28 17:22:12

Za předpokladu dostatečně vysoké teploty a přísunu kyslíku dostanete CO2 a vodu. Jinak ale mimoto dostanete směs dalších uhlovodíků, vč. aromatických, např. formaldehyd, acetaldehyd, benzen, naftalen, bifenyl...

https://cdn.intechopen.com/pdfs/39405/InTech-Degradation_and_recyclability_of_poly_ethylene_terephthalate_.pdf

https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00268970802077876

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

Jaroslav Lepka,2020-04-29 10:47:47

To nesporně. I když netuším, kdo by při pálení PET měl záměrně omezovat přísun kyslíku. Nicméně jako překvapivý prvek do diskuze přidávám možnost použití CO2 : polykarbonáty. A jsme u transmutace, byť ne u prvků, ale u polyigelitů.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

Josef Hrncirik,2020-04-30 07:19:46

Pozdě!
V článku se píše, že jako rozpouštědlo elektrolytů v článcích budou používat oxid uhličitý převedený do etylenkarbonátu pochopitelně připraveného z glykolu připraveného z PET připraveného z glykolu.
MOR = !!!

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

Vojtěch Běhunčík,2020-04-30 18:06:41

Nevím. Igelit (PVC od IG Farben) už jedno "poly" má.

Odpovědět


Re: Re: Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

Miroslav Pragl,2020-04-28 21:02:08

Benzenove jadro je svina, to se uci snad uz na zakladce.

MP

Odpovědět


Re: Polyetyléntereftalát je prostě úžasný materiál.

Mojmir Kosco,2020-04-30 06:27:52

M.d. vy z nej šílite takze jste ekoterorista?

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace