Гидрокрекинг как путь к переработке пластика

4 Мая 2021

Ежегодно на свалки попадают миллионы тонн пластика. Это большая социальная проблема и колоссальная угроза окружающей среде. В США перерабатывается менее 9% пластиковых отходов. Вместо этого более 75% пластиковых отходов отправляется на полигоды, а до 16% сжигается, в результате чего в атмосферу выделяются токсичные газы. Исследователи из центра инноваций в области пластмасс (CPI) университета Делавэра разработали метод преобразования одноразовых пластиковых отходов – полиэтиленовых пакетов, контейнеров для йогурта, ПЭТ-бутылок и крышек для них же, упаковки и т. д. – в готовые к использованию молекулы для реактивного топлива, дизельного топлива и смазочных материалов.

Работа, опубликованная в журнале Science Advances в среду, 21 апреля 2021 года, посвящена использованию нового катализатора и уникального процесса для быстрого разрушения этих трудно перерабатываемых пластмасс, известных как полиолефины, которые сегодня составляют от 60 до 70%.

Этот процесс расходует примерно на 50% меньше энергии, чем другие технологии, и не требует добавления углекислого газа в атмосферу. Его можно осуществить всего за пару часов при низкой температуре, около 250 градусов по Цельсию, что немного выше, чем температура духовки, которую вы используете для жарки овощей или выпечки слоеного теста дома.

Важно отметить, что метод способен обрабатывать различные пластмассы, даже если они смешаны вместе.

Создание готовых молекул

Исследовательская группа использовала химический процесс, называемый гидрокрекингом, чтобы разбить твёрдые частицы пластика на более мелкие молекулы углерода, а затем добавила водород с обоих концов для стабилизации материала. Каталитический крекинг, безусловно, не новинка: нефтеперерабатывающие заводы с помощью его преобразовывают тяжёлую сырую нефть в бензин в течение многих лет.

Однако методика заключается немного в ином: она не просто разрушает пластик,  а также превращает материал в разветвлённые молекулы, которые позволяют напрямую модифицировать их в конечный продукт. Сам катализатор представляет собой гибридный материал, комбинацию цеолитов и смешанных оксидов металлов.

Устойчивые решения и экономика

Уменьшение количества пластиковых отходов путём химической переработки их в топливо может сыграть важную роль в развитии экономики замкнутого цикла, когда материалы модулируются во что-то новое в конце срока их полезного использования, а не выбрасываются. 

«По мере развития экономики замкнутого цикла миру нужно будет производить меньше оригинального пластика, потому что мы будем повторно использовать материалы, сделанные сегодня, в будущем», – сказали в центре инноваций.