Nova metoda, opisana v izdaji revije Science 11. avgusta, bi lahko povečala gospodarske spodbude za recikliranje plastike in odprla vrata recikliranju novih vrst plastike. Raziskovalci ocenjujejo, da bi njihove metode lahko tudi zmanjšale emisije toplogrednih plinov iz konvencionalne proizvodnje teh industrijskih kemikalij za približno 60 odstotkov.
Nova tehnika temelji na nekaj obstoječih tehnikah kemične obdelave. Prva je piroliza, pri kateri se plastika segreje na visoke temperature v okolju brez kisika. Rezultat je pirolizno olje, tekoča mešanica različnih spojin. Pirolizno olje vsebuje velike količine olefinov -- razred enostavnih ogljikovodikov, ki so osrednji gradnik današnjih kemikalij in polimerov, vključno z različnimi vrstami poliestrov, površinsko aktivnih snovi, alkoholov in karboksilnih kislin.
V sedanjih energetsko intenzivnih procesih, kot je parni kreking, proizvajalci kemikalij proizvajajo olefine tako, da nafto izpostavijo izjemno visoki toploti in tlaku. V tem novem procesu ekipa UW-Madison pridobi olefine iz piroliznega olja in jih uporabi v veliko manj energetsko intenzivnem kemičnem procesu, imenovanem homogena hidroformilacijska kataliza. Ta proces pretvori olefine v aldehide, ki se nato lahko nadalje reducirajo v pomembne industrijske alkohole.
"Te izdelke je mogoče uporabiti za izdelavo široke palete materialov, ki imajo višjo vrednost," pravi George Huber, profesor kemijskega in biološkega inženirstva, ki je vodil delo skupaj s podoktorskim raziskovalcem Houqianom Lijem in doktorskim študentom Jiayang Wu.
Ti materiali z višjo vrednostjo vključujejo sestavine, ki se uporabljajo za izdelavo mil in čistil, pa tudi druge uporabnejše polimere.
"Resnično smo navdušeni nad posledicami te tehnologije," pravi Huber, ki tudi vodi Center za kemično predelavo odpadne plastike, ki ga financira Oddelek za energijo. "To je tehnologija platforme za nadgradnjo plastičnih odpadkov z uporabo hidroformilacijske kemije."
Industrija recikliranja bi lahko kmalu sprejela postopek; v zadnjih letih je vsaj 10 velikih kemičnih podjetij zgradilo ali objavilo načrte za objekte za proizvodnjo piroliznih olj iz odpadne plastike. Mnogi med njimi vodijo olje za pirolizo skozi parne krekerje, da proizvedejo spojine nizke vrednosti. Nova tehnika kemičnega recikliranja bi lahko zagotovila bolj trajnosten in donosen način uporabe teh olj.
"Trenutno ta podjetja nimajo res dobrega pristopa za nadgradnjo piroliznega olja," pravi Li. »V tem primeru lahko iz odpadne plastike, ki je vreden le približno 100 dolarjev na tono, pridobimo alkohole visoke vrednosti v vrednosti od 1200 do 6 dolarjev000 na tono. Poleg tega ta postopek uporablja obstoječo tehnologijo in tehnike. enostavno povečati."
Študija je bila skupna prizadevanja v nekaj različnih oddelkih UW-Madison, pravi Huber. Clark Landis, predsednik oddelka za kemijo in svetovni strokovnjak za hidroformilacijo, je predlagal možnost uporabe tehnike za pirolizna olja. Profesor kemijskega in biološkega inženirstva Manos Mavarikakis je uporabil napredno modeliranje, da bi zagotovil vpogled v kemijske procese na molekularni ravni. Profesor kemijskega in biološkega inženirstva Victor Zavala je pomagal pri analizi ekonomičnosti tehnike in življenjskega cikla plastičnih odpadkov.
Naslednji korak za ekipo je prilagoditi proces in bolje razumeti, katere kombinacije reciklirane plastike in katalizatorja proizvajajo katere končne kemične izdelke.
"Obstaja toliko različnih izdelkov in toliko poti, ki jim lahko sledimo s to tehnologijo platforme," pravi Huber. "Za izdelke, ki jih izdelujemo, obstaja ogromen trg. Mislim, da bi to res lahko spremenilo industrijo recikliranja plastike."
(vir: University of Wisconsin-Madison. »Nov postopek recikliranja bi lahko našel trge za 'smeti' plastičnih odpadkov.« ScienceDaily. ScienceDaily, 11. avgust 2023.
