Новият метод, описан в изданието от 11 август на списание Science, може да увеличи икономическите стимули за рециклиране на пластмаса и да отвори врата за рециклиране на нови видове пластмаса. Изследователите изчисляват, че техните методи могат също да намалят емисиите на парникови газове от конвенционалното производство на тези промишлени химикали с приблизително 60 процента.
Новата техника разчита на няколко съществуващи техники за химическа обработка. Първият е пиролизата, при която пластмасите се нагряват до високи температури в среда без кислород. Резултатът е пиролизно масло, течна смес от различни съединения. Пиролизното масло съдържа големи количества олефини -- клас прости въглеводороди, които са централен градивен елемент на днешните химикали и полимери, включително различни видове полиестери, повърхностно активни вещества, алкохоли и карбоксилни киселини.
При настоящите енергоемки процеси като парен крекинг, производителите на химикали произвеждат олефини, като подлагат петрола на изключително висока топлина и налягане. В този нов процес екипът на UW-Madison възстановява олефини от пиролизно масло и ги използва в много по-малко енергоемък химически процес, наречен хомогенна катализа на хидроформилиране. Този процес превръща олефините в алдехиди, които след това могат да бъдат допълнително редуцирани във важни индустриални алкохоли.
„Тези продукти могат да се използват за направата на широка гама от материали с по-висока стойност“, казва Джордж Хубер, професор по химическо и биологично инженерство, който ръководи работата заедно с постдокторанта Houqian Li и докторанта Jiayang Wu.
Тези материали с по-висока стойност включват съставки, използвани за направата на сапуни и почистващи препарати, както и други по-полезни полимери.
„Наистина сме развълнувани от последиците от тази технология“, казва Хубер, който също ръководи финансирания от Министерството на енергетиката Център за химическо преработване на отпадъчна пластмаса. „Това е платформена технология за надграждане на пластмасови отпадъци чрез химия на хидроформилиране.“
Рециклиращата индустрия може скоро да приеме процеса; през последните години най-малко 10 големи химически компании са изградили или обявили планове за съоръжения за производство на пиролизни масла от отпадъчна пластмаса. Много от тях прекарват пиролизното масло през парни крекери, за да произведат съединения с ниска стойност. Новата техника за химическо рециклиране може да осигури по-устойчив и доходоносен начин за използване на тези масла.
„В момента тези компании нямат наистина добър подход за надграждане на пиролизното масло“, казва Ли. „В този случай можем да получим висококачествени алкохоли на стойност от 1200 до 6 долара000 на тон от отпадъчни пластмаси, които струват само около 100 долара на тон. Освен това този процес използва съществуващи технологии и техники. Това е относително лесен за мащабиране."
Проучването беше съвместно усилие в няколко различни отдела на UW-Madison, казва Хубер. Кларк Ландис, председател на катедрата по химия и световен експерт по хидроформилиране, предложи възможността за прилагане на техниката към пиролизни масла. Професорът по химическо и биологично инженерство Манос Маварикакис използва усъвършенствано моделиране, за да предостави поглед върху химичните процеси на молекулярно ниво. А професорът по химическо и биологично инженерство Виктор Завала предостави помощ при анализирането на икономиката на техниката и жизнения цикъл на пластмасовите отпадъци.
Следващата стъпка за екипа е да настрои процеса и да разбере по-добре какви комбинации от рециклирана пластмаса и катализатор произвеждат кои крайни химически продукти.
„Има толкова много различни продукти и толкова много маршрути, които можем да следваме с тази платформена технология“, казва Хубер. „Има огромен пазар за продуктите, които произвеждаме. Мисля, че това наистина може да промени индустрията за рециклиране на пластмаса.“
(ресурс от: University of Wisconsin-Madison. „Нов процес на рециклиране може да намери пазари за „боклуци“ пластмасови отпадъци.“ ScienceDaily. ScienceDaily, 11 август 2023 г.
