В использованных масках для лица, продуктовых пакетах и пищевой упаковке содержится много потенциально полезного сырья. Но гораздо дешевле производить больше одноразового пластика, чем восстанавливать и перерабатывать его.
Теперь международная исследовательская группа во главе с Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией Министерства энергетики взломала код, который помешал предыдущим попыткам разрушить этот стойкий пластик. О своем открытии они сообщили в сегодняшнем выпуске журнала Science (23 февраля).
Низкая температура и контроль реакции
Как правило, переработка пластмасс требует «расщепления» или разделения прочных и стабильных связей, которые также делают их такими устойчивыми в окружающей среде. Этот этап крекинга требует высоких температур, что делает его дорогим и энергоемким.
Новшеством здесь является объединение стадии крекинга со второй стадией реакции, которая немедленно завершает преобразование в жидкое топливо, подобное бензину, без нежелательных побочных продуктов. Второй этап реакции включает так называемые катализаторы алкилирования. Эти катализаторы обеспечивают химическую реакцию, используемую в настоящее время в нефтяной промышленности для повышения октанового числа бензина.
Важно отметить, что в данном исследовании реакция алкилирования следует непосредственно за стадией крекинга в одном реакционном сосуде при температуре, близкой к комнатной (70°C/158°F).
«Растрескивание только для того, чтобы разорвать связи, приводит к тому, что они неконтролируемым образом образуют еще одну, и это проблема других подходов», — сказал Оливер Ю. Гутьеррес, автор исследования и химик из PNNL. «Секретная формула здесь заключается в том, что когда вы разрываете связь в нашей системе, вы сразу же создаете другую целенаправленным образом, что дает вам конечный продукт, который вы хотите. Это также секрет, который обеспечивает это преобразование при низкой температуре».
В своем исследовании исследовательская группа под руководством ученых из Технического университета Мюнхена, Германия, указала на отдельные недавние разработки нефтяной промышленности по коммерциализации второй части описанного здесь процесса переработки сырой нефти.
«Тот факт, что промышленность успешно внедрила эти новые катализаторы алкилирования, демонстрирует их стабильную и надежную природу», — сказал Йоханнес Лерхер, старший автор исследования, директор Института комплексного катализа PNNL и профессор химии в ТУМ. «Это исследование указывает на новое практическое решение для замыкания углеродного цикла пластиковых отходов , которое ближе к реализации, чем многие другие предлагаемые решения».
В своем исследовании исследователи отмечают ограничение своих выводов. Этот процесс работает для изделий из полиэтилена низкой плотности (LDPE, код пластиковой смолы № 4), таких как пластиковые пленки и сжимаемые бутылки, а также для продуктов из полипропилена (PP, код пластиковой смолы № 5), которые обычно не собираются в рамках программ переработки на обочине. В Соединенных Штатах. Полиэтилен высокой плотности (HPDE, код пластиковой смолы № 2) потребует предварительной обработки, чтобы позволить катализатору получить доступ к связям, которые он должен разорвать.
Взгляд на отходы пластика как на топливо будущего и новые продукты
Пластиковые отходы на нефтяной основе — это неиспользованный ресурс, который может служить исходным материалом для полезных долговечных материалов и топлива. Более половины из 360 миллионов тонн пластмасс, производимых во всем мире каждый год, составляют пластмассы, на которые направлено это исследование. Но чтобы увидеть гору пластика и увидеть его ценность, требуется мышление новатора, изобретательность химика и реалистическое понимание вовлеченной экономики. Эти ученые пытаются изменить динамику, применяя свой опыт в эффективном разрыве химических связей.
«Чтобы решить проблему устойчивых пластиковых отходов, нам нужно достичь критической точки , когда имеет больше смысла собирать их и возвращать для использования, чем обращаться с ними как с одноразовыми», — сказал Лерчер. «Здесь мы показали, что можем сделать это преобразование быстро, в мягких условиях , что является одним из стимулов для продвижения вперед к этому переломному моменту».
