Bilagsmateriale - Polyester

Polyester, der er en fællesbetegnelse for forskellige typer af plast som for eksempel PET (polyethylenterephtalat), er et af de mest benyttede materialer til forskellige former for tekstiler. En af de største udfordringer med polyester er bortskaffelsen af materialet, når tekstilprodukterne er slidt ned. Af forskellige årsager er polyester svært at genanvende, og derfor var det opsigtsvækkende, da kemikere fra blandt andet Københavns Universitet i 2023 offentliggjorde et forskningsprojekt, hvor de beskriver, hvordan PET kan nedbrydes og dermed lettere kan genanvendes.

Figur 1.1 PET anvendes blandt andet til forskellige tekstilprodukter.

Plast består af polymerer, og metoden går blandt andet ud på at nedbryde polymeren til monomerer. PET kan nedbrydes til monomeren BHET (bis(2-hydroxyethyl)terephtalat). Reaktionsskemaet for nedbrydningen ses af reaktionen i figur 1.2:

Figur 1.2 Reaktionen hvor PET nedbrydes til BHET. Symbolet n i reaktionen angiver antallet af monomer i PET og antallet af de øvrige molekyler i reaktionsskemaet  og har typisk en størrelse mellem 100-200.

For at optimere processen har forskerholdet gennemført en række forsøg med forskellige katalysatorer.  Forsøgene har blandt andet undersøgt omdannelsesprocenter og reaktionshastigheder ved brugen af forskellige katalysatorer. De to bedste katalysatorer har vist sig at være zinkchlorid, ZnCl₂, og hjortetakssalt, NH₄HCO₃. Hjortetakssalt er en almindelig køkkeningrediens.

I tabel 1.1 ses data med omdannelsesprocenter fra to forsøg med omdannelsen af PET til BHET. Omdannelsesprocent er beregnet ved anvendelse af formel 1.1.

Formel (1.1)

Forsøg	Katalysator	Masse af PET (g)	Masse af BHET (g)	Omdannelsesprocent (%)
1A	Hjortetakssalt	2.00	1,68
1B	Zinkchlorid	2,00	0,66	33
Tabel 1.1 Omdannelsesprocenter for forsøgene med to forskellige katalysatorer.

I et andet forsøg undersøges reaktionen vist i figur 1.2 ved 200 ^oC for at bestemme reaktionens orden. Resultaterne fra forsøget med hjortetakssalt som katalysator kan ses på figur 1.3.

Figur 1.3 Tre grafer som undersøger reaktionsordenen af nedbrydning af PET til BHET med hjortetakssalt som katalysator.

I et tredje forsøg undersøges reaktionens aktiveringsenergi nærmere. Dette gøres ved at bestemme hastighedskonstanten ved tre andre temperaturer.  Ved brug af zinkclorid som katalysator er aktiveringsenergien blevet bestemt til 84 kJ/mol. Data fra eksperimentet med hjortetakssalt som katalysator ses i Excel-fil.

Vejledning

Følgende hjælpemidler forudsættes:
DATABOG fysik kemi (F&K Forlaget), 11. udgave (2007) eller senere udgave.

Opgavebesvarelsen
Din opgavebesvarelse skal afleveres i et samlet dokument gemt i pdf-format.

Bedømmelse
Ved den skriftlige prøve lægges der vægt på din evne til at:

	-	anvende fagets viden og metoder til behandling af kemiske problemstillinger
	-	inddrage det udleverede bilagsmateriale i besvarelsen
	-	gøre iagttagelser og analysere eksperimentelt arbejde, samt efterbehandle og vurdere resultater herfra
	-	gennemføre og præsentere relevante beregninger med korrekt brug af fagsprog
	-	benytte relevante matematiske modeller, metoder og repræsentationsformer
	-	benytte fagspecifikke digitale værktøjer hensigtsmæssigt
	-	dokumentere anvendte informationer fra forskellige kilder
	-	udtrykke sig skriftligt, således at tankegangen fremstår struktureret og tydelig.

Der gives en karakter på baggrund af en helhedsvurdering.