Китайські вчені перетворили поліетилен на рідке паливо у м’яких умовах

Якщо новий процес вдасться запустити в промислових масштабах, люди зможуть радикально скоротити об’єм пластмасового сміття.

Поліетилен є найпоширенішим синтетичним полімером на Землі. Щороку його світове виробництво становить близько 100 мільйонів тон.

Поліетилен надзвичайно стійкий і важко руйнується без спеціальної обробки. Його хімічна інертність обумовлена наявністю тільки одинарних С-С і С-Н зв’язків. Крім цього він містить переважно вторинні атоми Карбону і невелику кількість первинних, обидва з яких є стійкими до окиснення під впливом тепла і УФ-випромінювання. Через високу інертність поліетилен майже не реагує з іншими матеріалами, що збільшує терміни його розкладання в природі до сотень років.

Термічний і каталітичний піроліз при високих температурах є енергоємним, призводить до екологічного забруднення внаслідок викиду небезпечних речовин, тому значна кількість поліетилену потрапляє в світовий океан і руйнує біосферу.

Чжен Хуан з Китайської академії наук і його колеги розробили метод розкладання поліетилену при температурі 150 градусів з використанням  металорганічного каталізатора — наприклад, петролейного ефіру  з іридієм. Каталізатор послаблює зв’язки між атомами Карбону і Гідрогену, прискорюючи розкладання поліетилену (Рис 1).

Рис. 1. Деградація полімеру шляхом каталітичного метатезису з легкими алканами

Дегідрування поліетилену і легких алканів (наприклад, н-гексану) призводить до утворення ненасичених олефінів. Згодом хрест реакція обміну олефінів з подальшим гідруванням призводить до руйнування поліетилеового ланцюга на більш короткі ланцюжки. В результаті циклічного повторення цієї реакції декілька разів утворюються алкани, придатні для використання в якості моторного масла, або дизельного палива.

На виході отримали суміш придатну для використання в якості рідкого дизельного палива.
Вченим вдалося розкласти кілька пакетів і пляшок. На даний момент, цей метод працює добре в масовому співвідношенні  пластику до каталізатора приблизно 30 до одного (Рис. 2). Однак для використання в промисловості цього недостатньо, для комерційного запуску це співвідношення повинно дійти до десятків тисяч або, навіть, мільйонів до одного.

Рис. 2. Деградація пластикової пляшки, харчової пакувальної плівки, і продуктового пакетику (суміш поліетилену високого і низького тиску) в легких алканах.

 (А) Деградація РЕ відходів (0,3 г) в петролейному ефірі (8 мл) на 2 (10 мкмоль Ir) і Re2O7 / γ-Al2O3 (86 мкмоль Re2O7) при 175 °С протягом 4 днів. (B) PE пластикові відходи, які використовуються в деградації (зліва), САМ реакційну суміш деградації (середній), і нафтопродукти, виділені з суміші розкладання (праворуч).

Вчені також розглядають заміну іридію-рідкісного і дорогоцінного металу групи платини  більш дешевою альтернативою, хоча це завдання може виявитися досить важким, враховуючи вельми специфічний характер металічних каталізаторів.

За матеріалами Science Advances

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *