Ny forskning visar på en enkel, miljövänlig metod för att bryta ner teflon – ett av världens mest hållbara plastmaterial – till användbara kemiska byggstenar.
Forskare från Newcastle University och University of Birmingham har utvecklat en ren och energieffektiv metod för att återvinna teflon (PTFE), ett material som är mest känt för sin användning i non-stick-beläggningar och andra tillämpningar som kräver hög kemisk och termisk stabilitet.
Forskarna upptäckte att teflonavfall kan brytas ned och återanvändas med hjälp av endast natriummetall och mekanisk energi – rörelse genom skakning – vid rumstemperatur och utan giftiga lösningsmedel.
I en artikel publicerad i Journal of the American Chemical Society avslöjar forskarna ett energisnålt och avfallsfritt alternativ till konventionell fluoråtervinning.
Dr Roly Armstrong, lektor i kemi vid Newcastle University och korresponderande författare, säger: ”Den process vi har upptäckt bryter de starka kol-fluorbindningarna i teflon och omvandlar det till natriumfluorid, som används i fluortandkrämer och tillsätts i dricksvatten.
Hundratusentals ton teflon produceras globalt varje år – det används i allt från smörjmedel till beläggningar på köksredskap, och för närvarande finns det mycket få sätt att göra sig av med det. När dessa produkter når slutet av sin livslängd hamnar de för närvarande på deponi – men denna process gör det möjligt för oss att extrahera fluoret och återvinna det till användbara nya material.”
Docent Erli Lu från University of Birmingham kommenterade: ”Fluor är ett viktigt element i det moderna livet – det finns i ungefär en tredjedel av alla nya läkemedel och i många avancerade material. Men fluor utvinns traditionellt genom energikrävande och starkt förorenande gruv- och kemiska processer. Vår metod visar att vi kan återvinna det från vardagsavfall och återanvända det direkt – och därmed förvandla ett avfallsproblem till en resursmöjlighet.”
Polytetrafluoreten (PTFE), mest känt under varumärket Teflon, är uppskattat för sin motståndskraft mot värme och kemikalier, vilket gör det idealiskt för köksredskap, elektronik och laboratorieutrustning, men samma egenskaper gör det nästan omöjligt att återvinna.
När PTFE bränns eller förbränns frigörs beständiga föroreningar som kallas ”eviga kemikalier” (PFAS) och som finns kvar i miljön i årtionden. Traditionella avfallshanteringsmetoder väcker därför stora miljö- och hälsoproblem.
Forskargruppen tacklade denna utmaning med hjälp av mekanokemi – en miljövänlig metod som driver kemiska reaktioner genom att tillföra mekanisk energi istället för värme.
Inuti en förseglad stålbehållare, en så kallad kulkvarn, mals natriummetallfragment tillsammans med teflon, vilket får dem att reagera vid rumstemperatur. Processen bryter de starka kol-fluorbindningarna i teflon och omvandlar det till ofarligt kol och natriumfluorid, ett stabilt oorganiskt salt.
Forskarna visade sedan att natriumfluoriden som återvunnits på detta sätt också kan användas direkt, utan rening, för att skapa andra värdefulla fluorhaltiga molekyler. Dessa inkluderar föreningar som används i läkemedel, diagnostik och andra finkemikalier.
Docent Dominik Kubicki, som leder Birminghams universitets team för kärnmagnetisk resonans (NMR) i fast tillstånd, kommenterade: ”Vi använde avancerad NMR-spektroskopi i fast tillstånd – en av våra specialiteter i Birmingham – för att titta inuti reaktionsblandningen på atomnivå. Detta gjorde det möjligt för oss att bevisa att processen producerar ren natriumfluorid utan några biprodukter. Det är ett perfekt exempel på hur avancerad materialkaraktärisering kan påskynda utvecklingen mot hållbarhet.”
Upptäckten ger en mall för en cirkulär ekonomi för fluor, där värdefulla element återvinns från industriavfall istället för att kasseras. Detta skulle kunna minska miljöavtrycket från fluorbaserade kemikalier, som är viktiga inom medicin, elektronik och teknik för förnybar energi, avsevärt.
”Vår metod är enkel, snabb och använder billiga material”, säger Dr Lu. ”Vi hoppas att den kommer att inspirera till ytterligare arbete med återanvändning av andra typer av fluorerat avfall och bidra till att göra produktionen av viktiga fluorinnehållande föreningar mer hållbar.”
Arbetet belyser också den växande betydelsen av mekanokemi – en ny gren av grön kemi som ersätter högtemperatur- eller lösningsmedelsintensiva reaktioner med enkel mekanisk rörelse – som ett verktyg för hållbar innovation.
Dr Kubicki tillägger: ”Denna forskning visar hur tvärvetenskaplig forskning, som kombinerar materialkemi med avancerad spektroskopi, kan omvandla en av de mest beständiga plasterna till något användbart igen. Det är ett litet men viktigt steg mot hållbar fluorkemi.”
Mer information: En reduktiv mekanokemisk metod som möjliggör direkt uppcycling av fluorid från polytetrafluoreten (PTFE) till finkemikalier, Journal of the American Chemical Society (2025). DOI: 10.1021/jacs.5c14052
