Гидрокрекинг как метод переработки пластиковых отходов

«По отдельности эти два компонента плохо работают. А вместе эта комбинация творит чудеса, плавя и не оставляя от пластика ничего»

Ежегодно на свалки попадают миллионы тонн пластика. Это большая социальная проблема и серьезная угроза окружающей среде. Исследователи из Центра инноваций в области пластмасс (CPI) Университета Делавэра (UD) разработали метод прямого преобразования пластиковых отходов - пластиковых пакетов, контейнеров для йогурта, пластиковых бутылок и крышек, упаковки и так далее - в молекулы для производства реактивного и дизельного топлива, смазочных материалов.

Работа, посвященная уникальному процессу быстрого разрушения трудноперерабатываемых пластмасс, известных как полиолефины, опубликована журнале Science Advances [1]. Полиолефины составляют от 60 до 70% всех пластиков, которые производятся сегодня.

Процесс требует примерно на 50% меньше энергии, чем другие технологии, и происходит без выбросов углекислого газа в атмосферу. При низкой температуре (около 250⁰С) он длится всего пару часов. Важно отметить, что с помощью этого метода можно перерабатывать различные пластмассы, даже если они перемешаны. «Химическая конверсия - это наиболее универсальный и надежный подход к борьбе с пластиковыми отходами».

Чтобы разбить твердые частицы пластика на более мелкие молекулы углерода, а затем добавить к ним молекулы водорода для стабилизации материала, исследовательская группа использовала химический процесс, называемый гидрокрекингом. Каталитический крекинг не новость. Нефтеперерабатывающие заводы используют его для преобразования тяжелой сырой нефти в бензин в течение многих лет.

Однако исследовательская группа добилась не просто разрушения пластика, материал преобразуется в разветвленные молекулы, из которых напрямую производится конечный продукт, например, смазочные материалы или топливо.

Сам катализатор представляет собой гибридный материал - комбинацию цеолитов и смешанных оксидов металлов. Известно, что цеолиты обладают свойствами, которые позволяют им создавать разветвленные молекулы. Цеолиты применяются для очистки воды или для смягчения бытовых моющих средств, где они нейтрализуют минералы, такие как кальций и магний, делая жесткую воду мягкой. Смешанные оксиды металлов способны расщеплять большие молекулы в заданных пропорциях.

«По отдельности эти два компонента плохо работают. А вместе эта комбинация творит чудеса, плавя и не оставляя от пластика ничего».

Устойчивые решения и экономика замкнутого цикла

Уменьшение количества пластиковых отходов путем химического преобразования их в топливо послужит развитию экономики замкнутого цикла, когда материалы перерабатываются во что-то новое в конце их срока службы, а не выбрасываются. Из переработанных компонентов можно повторно изготовить то же самое или, в случае с топливом, преобразовать их в более ценные продукты, что принесет как экономическую, так и экологическую выгоду.

«Пластиковые отходы - серьезная экологическая проблема и это исследование поможет разработать более эффективные методы переработки пластика».

«По мере развития экономики замкнутого цикла производство новых объемов пластика должно снижаться, потому что материалы будут использоваться повторно».

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1126/sciadv.abf8283

Источник: University of Delaware