Университетские исследователи изучают возможности вторичной переработки полипропиленового пластика

Исследователи из Университета Западной Вирджинии (WVU) говорят, что они изучают, может ли микроволновая технология стать эффективным способом получения готового к продаже пропилена из отходов полипропиленового пластика (PP) и если да, то каким образом.

Колледж инженерии и минеральных ресурсов им. Бенджамина М. Статлера Университета Вирджинии в Моргантауне, Западная Вирджиния, принял грант в размере 1 миллиона долларов от Министерства энергетики США, чтобы помочь инженеру-химику университета Юйсинь Вану в его усилиях по использованию микроволновой технологии для извлечения химического соединения пропилена из полипропилена с истекшим сроком годности.

“Нам необходимо разнообразить наши стратегии обращения с пластиковыми отходами, которыми изобилует Америка”, - говорит Ван, доцент WVU. “В настоящее время степень утилизации полипропилена очень низкая - всего 1 процент, а это означает, что 99 процентов изделий из полипропилена превращаются в мусор. Мы хотим изменить это, используя микроволновое излучение для извлечения пропилена из полипропилена”.

WVU заявляет: “В мире производится больше полипропилена, чем любой другой полимерной смолы, за исключением полиэтилена. Его можно найти в кухонной утвари, спортивном инвентаре, бутылочках с отбеливателем, трубках, корпусах от батареек, медицинских приборах, текстиле и многом другом.”

По данным исследовательской группы, большинство изделий из полипропилена - это одноразовые пластмассы, в том числе одноразовые стаканчики для напитков. “Почти все они в конечном итоге превращаются в мусор, заполняют свалки или загрязняют окружающую среду”, - добавляет WVU.

Ван работает вместе со Шринивасом Паланки, заведующим кафедрой химической и биомедицинской инженерии, над “изучением энергоэффективных подходов к переработке [отходов полипропилена] обратно в пропилен, который может быть повторно использован в новых пластмассах или других продуктах”.

Комментирует Паланки: “Мы производим 150,3 миллиона метрических тонн пропилена в год с помощью энергоемких процессов, таких как паровой крекинг этана. Эти процессы требуют очень высоких температур. Если мы сможем извлечь пригодный для использования пропилен из [отходов полипропилена], мы сократим потребление энергии и выбросы в атмосферу на протяжении всего жизненного цикла этих пластмасс, а также повысим производительность и эффективность для американских производителей”.

По данным WVU, многие другие исследователи, пытающиеся извлечь пропилен из отходов полипропилена, полагались на термохимические подходы, такие как пиролиз, при котором материал нагревается в бескислородной среде. По словам Вана, полипропилен до сих пор в значительной степени сопротивлялся этим попыткам.

“Пиролиз полипропилена, как правило, приводит к выходу пропилена менее чем на 25% даже при оптимизированном процессе”, - говорит исследователь. “Наша задача состоит в том, чтобы использовать микроволны таким образом, чтобы это было экономически выгодно и могло быть реализовано на практике”.

Ван называет два преимущества использования микроволн в качестве источника энергии. 1) микроволновая технология обеспечивает “точный и избирательный контроль” процесса и; 2) она позволяет осуществлять извлечение пропилена при более низких температурах, чем в некоторых процессах термического извлечения, — 300 градусов по Цельсию (572 градуса по Фаренгейту) по сравнению с 600 или 700 градусами по Цельсию (от 1112 до 1292 градусов по Фаренгейту).

Согласно подходу Вана и Паланки, микроволновое излучение используется для нагрева промежуточного каталитического материала, который затем передает это тепло полипропиленовому лому.

Они говорят, что их технология - это своего рода “переработка”, поскольку она позволяет расщеплять отбракованный материал на исходные химические компоненты, которые затем могут быть использованы для производства различных продуктов.

“При переработке вы разбиваете бутылку с водой на мелкие кусочки, а затем используете эти кусочки для изготовления новой бутылки”, - говорит Ван и добавляет: “Переработка ограничивает ваше использование”.

Он продолжает: “Мы хотим создать химические вещества, которые не только можно будет снова использовать для производства полипропилена, но и могут быть полезны в других реакциях”.

Ван говорит, что исследование также позволит студентам и аспирантам WVU ознакомиться с возможностями усовершенствованного источника фотонов (APS) в Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе.

“APS располагает передовыми технологиями, которые мы будем использовать в этом проекте, и это прекрасная возможность наладить отношения между нашей академической исследовательской программой и национальной лабораторией”, - комментирует он.

Исследователи WVU говорят, что в рамках этого исследования студенты в Моргантауне смогут использовать новые методы, разработанные в APS, с использованием синхротрона Аргонна, типа ускорителя частиц, по словам Вана.

“Студенты будут работать с инженерами из Аргонна, такими как Тао Ли из Университета Северного Иллинойса, который является экспертом в процессах каталитических реакций, которые нас интересуют”, - говорит Ван. “Они изучат механизмы переработки пластика и станут частью решения нашей проблемы пластиковых отходов”.

Источник: https://www.recyclingtoday.com/news/plastic-polypropylene-recyclning-microwave-research-west-virginia-university/