Новое исследование выявило недостатки современной переработки пластика и пиролиза

Когда люди сортируют свои пластиковые отходы для переработки, они ожидают, что они где-то появятся как переработанный материал.  Однако  недавнее исследование  показывает, что современные методы переработки производят материалы такой низкой ценности, что только 10% пластика возвращается в переработанные материалы.

Исследователи из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне  отметили в исследовании, опубликованном в  журнале Accounts of Chemical Research,  что современные методы переработки, требующие сортировки, измельчения, очистки, переплавки и экструзии для получения пластиковых гранул, приводят к получению малоценных  материалов из-за загрязнения и механохимической деградации в процессе переработки.

Для улучшения переработки пластика некоторые исследователи изучили пиролиз, химическое расщепление пластиковых полимеров с помощью тепла на богатые энергией молекулы, такие как масла. Однако этот метод требует больших затрат энергии и может производить опасную комбинацию продуктов, что ограничивает его потенциал как крупномасштабного решения проблемы пластиковых отходов.

Использование катализаторов для разложения пластика может быть более эффективной альтернативой. Однако попытка предсказать, как различные катализаторы и химические промежуточные продукты будут взаимодействовать на разных этапах процесса, является сложной и делает исследования методов переработки на основе катализа медленными. 

Чтобы справиться с растущим кризисом загрязнения пластиком, многие ученые работают над каталитическими процессами, которые расщепляют пластик обратно на пригодные для повторного использования строительные блоки. Однако моделирование этих реакций — непростая задача, поскольку реагенты и промежуточные продукты имеют тысячи молекулярных масс и химических функций .

Барон Питерс, руководитель исследования и профессор кафедры химической и биомолекулярной инженерии Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне

Стремясь найти способ обойти эти проблемы, исследователи разработали новую структуру, которая объединяет процессы молекулярного масштаба, такие как химические реакции и адсорбция полимеразы на поверхности катализатора, с моделями реакторного масштаба.

Эти модели в масштабе реактора уравновешивают приток расплавленного пластика и отток продуктов с учетом изменяющегося содержимого и реакций в реакторе.

Новая модель дает ученым мощный инструмент для извлечения информации на молекулярном уровне из измерений в масштабе реактора или для составления прогнозов в масштабе реактора на основе механистических гипотез молекулярного уровня.

Лела Манис, аспирантка Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и соавтор исследования

 Эти модели помогли нашей команде разработать новые архитектуры катализаторов, которые имитируют стратегию природы для процессивной деполимеризации. Они также позволили нам определить условия реакции, которые повышают селективность продуктов с добавленной стоимостью.

Цзянькай Гэ, аспирант Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне и соавтор исследования

Исследователи надеются, что эти количественные модели каталитического распада пластиковых полимеров помогут в разработке катализаторов и разработке решений для борьбы с пластиковым загрязнением. 

Источник: https://www.azocleantech.com/news.aspx?newsID=35791