Превращение пластиковых отходов в устойчивое топливо: прорывная инновация

Группа ученых под руководством Университета Делавэра разработала новый катализатор, который преобразует пластиковые отходы в жидкое топливо быстрее и эффективнее существующих методов, предлагая потенциальное решение проблемы растущего загрязнения пластиком.

Работа направлена ​​на более энергоэффективные методы переработки пластика, позволяющие сократить загрязнение окружающей среды и одновременно создавать экологически чистые виды топлива.

«Вместо того, чтобы позволять пластику накапливаться как отходам, апсайклинг рассматривает его как твердое топливо, которое можно преобразовать в полезное жидкое топливо и химикаты, предлагая более быстрое, эффективное и экологически безопасное решение», — сказал старший автор Дунсья Лю, профессор кафедры химической и биомолекулярной инженерии имени Роберта К. Грассели в инженерном колледже Университета Диего.

Гидрогенолиз — один из перспективных подходов к апсайклингу — использует водород и катализатор для расщепления полимеров в пластике с получением жидкого топлива для транспорта и промышленности.

Однако традиционные катализаторы плохо справляются с объемными молекулами полимеров, что ограничивает их эффективность.

Мезопористые MXenes раскрывают полимеры

Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи обратились к MXenes (произносится как макс-инс) — наноматериалу, образованному из уложенных друг на друга двумерных слоев.

«МкСены образуют двумерные слои, подобные страницам книги. Эти слои, сложенные в закрытую книгу, затрудняют свободное движение расплавленного пластика, ограничивая контакт с катализатором», — пояснил первый автор Али Камали, докторант в области химической и биомолекулярной инженерии.

Команда создала мезопористые MXenes, вставив столбики кремния между слоями, что открыло пространство и позволило полимерам легче течь.

Они загрузили мезопористые MXenes рутением и протестировали катализатор с полиэтиленом низкой плотности (LDPE) — пластиком, который обычно используется в пакетах и ​​пленках для покупок.

В небольшом реакторе под давлением ПЭНП смешивали с катализатором и водородом, а затем нагревали до состояния густого сиропа. Катализатор почти удвоил скорость реакции по сравнению с предыдущими методами гидрогенолиза ПЭНП.

Он также продемонстрировал высокую селективность, эффективно производя жидкое топливо и минимизируя образование побочных продуктов, таких как метан. Лю объяснил это стабилизацией наночастиц рутения в слоях MXene.

«Нам удалось создать материал, который не только ускоряет конверсию, но и улучшает качество топливных продуктов. Это достижение подчёркивает потенциал наноструктурированных мезопористых катализаторов для повышения эффективности переработки пластика», — сказал Лю.

Превращение отходов в топливо

В перспективе команда UD планирует продолжить усовершенствование катализатора и разработать библиотеку катализаторов на основе MXene для различных типов пластика.

Они нацелены на сотрудничество с отраслевыми партнерами с целью превращения пластиковых отходов в ресурс для производства топлива и химикатов, приносящих пользу как окружающей среде, так и местной экономике.

Другими соавторами кафедры химической и биомолекулярной инженерии Университета Уттар-Прадеша являются аспиранты доктора наук Сонг Ло.

Источник: https://interestingengineering.com/innovation/new-catalyst-accelerates-plastic-upcycling