Ученые производят топливо из пластиковых отходов

Полиэтилен, пластик и его производные, используемые при изготовлении большинства одноразовых упаковок для напитков, производится ошеломляющим объемом - более 100 миллионов метрических тонн в год, большинство из которых оказывается на свалках.

В настоящее время ученые из Университета Калифорнии в Ирвине (UCI) и Шанхайского института органической химии (SIOC) в Китае нашли способ превратить эти отходы в работоспособное жидкое топливо.

«Синтетические пластмассы являются фундаментальной частью современной жизни, но наше использование их в больших объемах создает серьезные экологические проблемы», говорит химик из Университета Калифорнии Чжибинь Гуань (Zhibin Guan). «Цель нашего исследования – это изучение вопроса о загрязнении пластиком, а также достижения фактических результатов в создании нового источника жидкого топлива».

Полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), низкой плотности (ПЭНП) и линейный полиэтилен низкой плотности (ЛПНП), являются типами полиэтилена, используемого для изготовления упаковки для напитков и пищевых продуктов, так как их химический состав делает их инертными, следовательно, они не деградируют и не взаимодействуют с любым из химических веществ, которые обычно мы собираемся съесть.

К сожалению, это также означает, что, так как они не реагируют на большинство химических соединений, они не разлагаются на составляющие при помощи тех веществ, которые обычно применяются для других перерабатываемых материалов.

Этот факт часто приводит к различным альтернативным методам утилизации или переработке пластиковых бутылок во все, начиная от пластиковых гранул, пластиковых веревок, а также для строительства целых деревень из пластиковых бутылок.

К сожалению, стандартный промышленный способ переработать такие пластиковые отходы, как правило, включает в себя менее «дружественные» формы утилизации. На самом деле, стандартные методы, вероятно, наносят больше вреда, чем пользы, поскольку применяются едкие химикаты или они требуют нагрева материалов до более чем 370° C, чтобы разрушить химические связи полимеров, что в процессе производит вредные побочные продукты, такие как углеводородный газ, масло, воск, и сажа в неконтролируемых количествах.

Чтобы помочь ситуации и создать лучший метод в промышленных масштабах утилизации и рекуперации химических веществ, исследователи из совместного американско-китайского проекта придумали новый способ разрушить полиэтилен, с помощью которого производится меньшее количество токсичных побочных продуктов и более полезные соединения.

Использование побочных продуктов нефтехимического производства, известного как алканы (насыщенные углеводороды, в которых атомы водорода и углерода расположены в разветвленной формации, и все связи углерод-углерод являются одинарными), ученые смогли отделить и восстановить молекулы полимера в другие полезные соединения.

Процесс является тем, что называют кросс-алкановым обменом, который по существу представляет собой химическую реакцию двойного растворения, где две части двух веществ образуют два новых вещества. В этом случае, методика селективно разлагает ряд ПЭ пластмасс в топливо и парафины в более мягких условиях и более контролируемым образом, чем в обычных условиях промышленного процесса пластикового разрушения и восстановления. На самом деле, по мнению исследователей, новый метод может полностью деградировать ПЭ соединения в пригодные для использования масла и воск за один день при температуре всего 175 ° C.

В будущем исследователи будут изучать эффективность метода, в том числе повышение активности катализатора и срока службы, снижая эксплуатационные расходы, и развивая процессы, чтобы переработать и другие типы пластиковых отходов в полезные продукты.

Результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале Science Advances