Китайские исследователи испытали метод превращения полиолефинов в авиационное топливо

Китайские исследователи представили лабораторный метод химической переработки полиолефинов — одного из самых массовых видов пластиковых отходов. Процесс основан на гидрогенолизе и позволяет расщеплять длинные полимерные цепи до углеводородов, пригодных для использования в составе авиационного топлива.

Работа выполнена Фуданьским университетом совместно с Шанхайским институтом передовых исследований. Пока речь идет не о промышленной технологии, а о лабораторном результате: для практического применения процесс еще предстоит масштабировать и проверить на реальных потоках отходов.

Почему полиолефины трудно перерабатывать в топливо

Мировое производство пластика превышает 460 млн тонн в год, и значительная часть отходов приходится на полиолефины. К этой группе относятся распространенные материалы, из которых делают, например, пакеты и бутылки из-под шампуня.

Пластики и ископаемое топливо имеют общую химическую основу: они состоят из углерода и водорода. В пластике эти атомы соединены в длинные и устойчивые полимерные цепи. Чтобы получить топливо, такие цепи нужно разрезать на более короткие молекулы.

Для авиационного топлива важен диапазон углеводородов C8–C16, то есть молекулы с 8–16 атомами углерода. Проблема прежних подходов заключалась в низкой управляемости разложения: связи часто разрывались так, что вместо жидкой фракции образовывались легкие газы, например метан.

Катализатор на основе никеля и кобальта

Как сообщала South China Morning Post, команда использовала катализатор, в котором никель сочетается с кобальтом. В этой системе кобальт настраивает электронное состояние никеля, что повышает способность катализатора активировать водород и избирательно расщеплять внутренние углеродные связи в полимерной цепи.

Именно такая селективность позволяет получать молекулы целевого среднего размера и снижать чрезмерную фрагментацию, ведущую к образованию газов.

В лабораторных условиях процесс дал выход жидкого продукта 82,3%. Селективность по алканам C8–C16, относящимся к авиационному диапазону, составила 79%. В исследовании также отмечается, что реакция протекает в относительно мягких условиях.

Что мешает промышленному применению

Одно из преимуществ подхода — использование кобальта и никеля вместо благородных металлов, таких как платина или рутений, которые применялись в ряде более ранних разработок по превращению пластика в топливо.

В тексте исследования также приводится оценка жизненного цикла: при использовании возобновляемой энергии процесс может сократить выбросы парниковых газов на 80% по сравнению с традиционным производством на основе ископаемого топлива.

Ключевой барьер — масштабирование. То, что работает в лабораторной установке, при переносе в промышленный реактор может столкнуться с инженерными ограничениями. Отдельная проблема — качество сырья: реальные пластиковые отходы содержат примеси, которые способны отравлять и деактивировать металлический катализатор. Поэтому для такой технологии потребуется надежная предварительная подготовка сырья.

Пока переработка пластика в авиационное топливо остается направлением пилотных испытаний и технологической отработки. В черновике также упоминается пример Clean Planet Technologies, открывшей в Кенте, Великобритания, пилотный завод по переработке пластиковых отходов в авиационное топливо.

До использования подобных продуктов в коммерческой авиации необходима значительная инженерная доработка: технология должна подтвердить стабильность, экономику и пригодность к работе с неоднородными отходами.