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

You may also like...

Добавить комментарий

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