Badacze IAEA koordynują „przełomowe” rozwiązania w ramach inicjatywy Nuclear Technology for Controlling Plastic Pollution. Została ona uruchomiona w 2020 r. w celu ograniczenia zanieczyszczenia plastikiem w Indonezji, Malezji i na Filipinach. Ostatnie testy wskazują, że metoda recyklingu wykorzystująca napromieniowanie jądrowe może przekształcić odpady z tworzyw sztucznych, w tym trudne do recyklingu tworzywa sztuczne, w produkty o wysokiej wydajności.
Sieciowanie
Sieciowanie chemiczne było tradycyjnie stosowane do produkcji polietylenu. Naukowcy wskazują, że sieciowanie indukowane promieniowaniem jonizującym może wytwarzać ulepszone produkty z tworzyw sztucznych bez potrzeby stosowania wysokich temperatur i ciśnienia oraz bez toksycznych pozostałości chemicznych.
Indonezyjski producent kompozytów drewno-plastikowych PT Viro i krajowa Narodowa Agencja Badań i Innowacji dostarczają materiały i pomagają w testach wytrzymałościowych. Następnym krokiem jest planowanie produkcji na dużą skalę.
„Współpraca w zakresie badań i innowacji technologii radiacyjnej w celu modyfikacji polimerów musi być stale wspierana”, mówi profesor Anugerah Widiyanto, która współkieruje projektem. „Indonezja może odegrać centralną rolę w tej współpracy w ramach ram współpracy technicznej MAEA”.
Mikroproszek
Opierając się na tej inicjatywie, Malezyjska Agencja Jądrowa nawiązała współpracę z dwiema prywatnymi firmami, HDD Technology i Alam Flora Environmental Solutions. Poprawią one recykling upstream i transformację produktów politetrafluoroetylenowych i polietylenowych. Produkty te są wykorzystywane do tworzenia plastikowych toreb i innych opakowań jednorazowego użytku.
HDD Technology dostarcza odpady PTFE do przetworzenia, podczas gdy naukowcy będą nadzorować proces napromieniowania za pomocą energii wiązki elektronów. W ten sposób odpady PTFE zostaną przekształcone w mikroproszek z tworzywa sztucznego – przemysłowy dodatek, który jest stosowany w celu zwiększenia odporności chemicznej i smarowności olejów, farb i innych.
Wstępne procesy wykazały skalowalność tego procesu. Planowane jest wykonanie prototypu laboratoryjnego w celu walidacji produkcji mikroproszku na skalę pilotażową.
Ropa i mieszkalnictwo
Tymczasem naukowcy wykorzystują wiązkę elektronów i promieniowanie gamma do degradacji wkładu PE z Alam Flora Environmental Solutions w Malezji. W ten sposób powstanie olej pirolityczny, który może zastąpić paliwa przemysłowe, takie jak olej opałowy. Dowód koncepcji został dostarczony, a produkcja ma się rozpocząć pod koniec roku.
Międzynarodowa Agencja Energii Atomowej wspiera działania Philippine Nuclear Research Institute i Envirotech Waste Recycling mające na celu rozwiązanie podwójnego problemu: krajowego kryzysu mieszkaniowego i problemu filipińskich odpadów z tworzyw sztucznych.
Napromieniowanie jest wykorzystywane do tworzenia materiałów budowlanych, w tym płytek, cegieł, drewna i desek, z przetworzonego plastiku. Naukowcy twierdzą, że przetworzone części charakteryzują się zwiększoną wytrzymałością na rozciąganie, odpornością na ścieranie i innymi właściwościami mechanicznymi.
Rozmowa z Celiną Horak,
szefową Sekcji Radiochemii i Technologii Radiacyjnych Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej.
Celina Horak przemawia na wydarzeniu towarzyszącym NUTEC Plastics podczas Międzynarodowej Konferencji na temat Zastosowań Nauki i Technologii Radiacyjnej (#ICARST2025), Wiedeń, 8 kwietnia 2025 r. (Zdjęcie: IAEA).
W jaki sposób nauka o energii jądrowej może pomóc w zapobieganiu przedostawaniu się odpadów plastikowych do oceanów i naszego codziennego życia?
Nauka nuklearna oferuje innowacyjne rozwiązania w celu rozwiązania problemu zanieczyszczenia plastikiem w całym jego cyklu życia. Aby stawić czoła temu wyzwaniu, musimy zrozumieć jego podstawowe przyczyny. Badania wskazują, że około 80 procent zanieczyszczeń plastikiem morskim pochodzi z lądu (a reszta pochodzi ze źródeł oceanicznych, takich jak sieci rybackie itp.), co sprawia, że interwencje lądowe są krytyczne.
IAEA działa na dwóch frontach, wykorzystując najnowocześniejsze technologie: po pierwsze, wykorzystujemy promieniowanie do tworzenia bioplastików, oferując zrównoważoną alternatywę dla konwencjonalnych plastików na bazie ropy naftowej. Mówiąc prościej, pracujemy nad nowymi materiałami, które są biodegradowalne i łatwe do recyklingu. Takie podejście nie tylko zmniejsza zależność od paliw kopalnych, ale także wspiera gospodarkę o obiegu zamkniętym, przekształcając odpady organiczne w cenne zasoby.
Po drugie, wykorzystujemy technologię radiacyjną do przekształcania odpadów plastikowych w trwalsze, mocniejsze i bardziej wartościowe produkty. Na przykład promieniowanie może poprawić wydajność betonu, częściowo zastępując cement przetworzonymi tworzywami sztucznymi. Techniki nuklearne poprawiają sortowanie i oddzielanie polimerów w mieszanych strumieniach odpadów plastikowych. Badamy również, w jaki sposób piroliza wspomagana promieniowaniem może przekształcać tworzywa sztuczne w woski, paliwa i inne cenne dodatki chemiczne.
Jeśli poddamy tworzywa sztuczne działaniu promieniowania, czy nowe produkty nie będą niebezpieczne?
Wcale nie — wręcz przeciwnie. Promieniowanie jest uważane za formę „zielonej chemii”, ponieważ pozwala nam przetwarzać materiały bez użycia toksycznych chemikaliów lub ekstremalnych warunków, takich jak wysoka temperatura lub ciśnienie. Kiedy używamy promieniowania do tworzenia nowych bioplastików lub recyklingu odpadów plastikowych, proces jest czysty, wydajny i przyjazny dla środowiska.
A samo promieniowanie nie pozostaje w materiale. Podobnie jak w przypadku prześwietlenia zębów, promieniowanie przechodzi przez nie, ale nie zostaje z Tobą. Ta sama zasada obowiązuje tutaj: materiały nie są radioaktywne po zabiegu i są całkowicie bezpieczne w użyciu.
Wspomniałaś o wykorzystaniu technologii jądrowej do poprawy recyklingu plastiku. Czy to już się dzieje?
Mamy 52 kraje współpracujące z IAEA nad nowatorskimi działaniami w zakresie recyklingu w ramach inicjatywy NUTEC Plastics. Dziewięć z nich to kraje pilotażowe, co stanowi duży krok naprzód w przekształcaniu innowacji w rzeczywistość. Kraje te szybko postępują w skali poziomu gotowości technologicznej (TRL) — globalnie uznawanej dziewięcioetapowej strukturze, która śledzi dojrzałość technologii od koncepcji do wdrożenia komercyjnego.
Widzimy już ekscytujące, namacalne rezultaty.
W Indonezji i na Filipinach opracowywane są kompozyty drewno-plastik do zrównoważonego budownictwa. W Malezji odpady z tworzyw sztucznych są przetwarzane na paliwo. W Argentynie trwałe podkłady kolejowe wykonane z przetworzonych tworzyw sztucznych wykazują dobrą wydajność we wczesnych testach.
Te projekty pilotażowe nie są tylko dowodem koncepcji — są dowodem postępu. Przewidujemy, że kilka z tych technologii osiągnie końcowe etapy TRL i przejdzie do pełnej implementacji już w przyszłym roku.
Dlaczego, jako naukowiec, zdecydowałaś się zająć właśnie tą dziedziną?
Zawsze wierzyłem, że nauka powinna służyć jako katalizator znaczących, trwałych zmian. To przekonanie skłoniło mnie do skupienia się na recyklingu plastiku i poszukiwaniu alternatyw dla materiałów na bazie ropy naftowej — obszarów, w których innowacja może bezpośrednio rozwiązać kryzysy środowiskowe, z którymi mierzymy się dzisiaj.
Mając ponad 30 lat doświadczenia w pracy z promieniowaniem jonizującym, widziałem z pierwszej ręki jego niewykorzystany potencjał przekształcania odpadów w cenne zasoby. Ta praca to coś więcej niż badania — to zobowiązanie do budowania gospodarki o obiegu zamkniętym, która chroni nasze ekosystemy, zmniejsza ludzki ślad węglowy i pozostawia zdrowszą, bardziej odporną planetę dla przyszłych pokoleń.
