Простая соль служит катализатором для преобразования пластиковых отходов в топливо

Исследователи постоянно находят оригинальные способы утилизации пластиковых отходов, превращая их в новые материалы в замкнутом цикле. Хотя эти технологии могут работать remarkably хорошо, их внедрение сопряжено с большими затратами и значительными ресурсами. Ученые из Ок-Риджской национальной лаборатории Министерства энергетики США (ONRL) разработали метод преобразования отходов полиэтилена (ПЭ) в топливо, подобное бензину и дизельному топливу, используя — и это самое важное — дешевые расплавленные соли алюминия в качестве катализатора.

Исследователи подали заявку на патент и опубликовали результаты своей работы в журнале Американского химического общества .

Не требуются металлические катализаторы, органические растворители или внешний источник водорода

«Мы преобразовали полимерные отходы в ценное топливо, используя коммерчески доступные неорганические соли в качестве реакционной среды, обеспечивающей каталитические центры», — пояснил Чжэньчжэнь Ян, научный сотрудник ORNL и соавтор статьи, опубликованной в журнале. «В отличие от традиционных методов преобразования полимеров в топливо, новый процесс не требует катализаторов из благородных металлов, органических растворителей или внешнего водорода. Это первый случай использования расплавленных солей в качестве среды для производства высокоценных химических веществ из отходов без каких-либо каталитических инициаторов или растворителей и при температурах ниже 200 °C».

Для сравнения, преобразование полиэтилена в топливо с помощью традиционного пиролиза требует температур до 500 °C.

В результате эксперимента получается около 60% бензина.

По данным исследователей, в ходе экспериментов при умеренных условиях выход бензина составил около 60%. Они считают, что при масштабировании за пределы лаборатории этот процесс может укрепить энергетическую безопасность США и повысить конкурентоспособность промышленности.

Известная национальная лаборатория, основанная в 1943 году в Ок-Ридже, штат Теннесси, является пионером в исследованиях расплавленных солей с 1960-х годов, когда ее эксперимент с реактором на расплавленных солях показал, что смеси расплавленных солей могут служить как топливом, так и теплоносителем в ядерном реакторе. В текущем эксперименте Шэн Дай, корпоративный научный сотрудник ORNL и руководитель секции разделения и полимерной химии, предложил использовать расплавленные соли для превращения полимерных отходов в топливо. Расплавленные соли — это неорганические соединения, которые остаются стабильными в жестких условиях реакции.

Решены две фундаментальные проблемы.

«Система ORNL решает две фундаментальные проблемы, — сказал Дай. — Во-первых, для стабильной системы процесс можно значительно упростить масштабирование. Во-вторых, предыдущей системе требовался инициатор для запуска каталитических реакций. Однако системе ORNL он не нужен».

«Хотя эта система каталитически активна и недорога, она гигроскопична, то есть поглощает воду и теряет стабильность», — отмечается в статье на сайте ORNL. Следующим шагом для исследователей станет изучение способов удержания расплавленных солей, возможно, с помощью галогенов или углерода, для улучшения разделения и обработки.

Однако, по словам исследователей, полученные результаты расширяют возможности производства транспортного и промышленного топлива. «Исходный материал для полимеров в изобилии доступен из бытовых отходов, а наша каталитическая система — расплавленные соли алюминия — очень дешева», — сказал Лици Цю, научный сотрудник Университета Теннесси в Ноксвилле, который провел большую часть экспериментов в лаборатории ORNL. «Это достижение может быть многообещающим для промышленности».

Для получения дополнительной информации о начале исследования и этапах его реализации ознакомьтесь со статьей « Химия расплавленных солей превращает потребительский полимер в топливо » на веб-сайте ORNL.

Прорыв в области цикличности

Только за последние пару месяцев произошло несколько других потенциально революционных событий, способствующих развитию принципов циклической экономики.

Исследователи из Университета Бата сообщают о разработке метода химической переработки ПММА , требующего более низких температур, чем механическая переработка, и использующего экологически чистые растворители. По имеющимся данным, качество материала не ухудшается, что означает возможность многократной переработки пластика с минимальным воздействием на окружающую среду.

В марте швейцарский производитель специализированных химикатов Clariant объявил о завершении пилотного проекта по демонстрации своей технологии модернизации пиролизного масла (pyoil) , что стало важной вехой в продвижении решений для экономики замкнутого цикла в пластмассовой промышленности.

В сотрудничестве с поставщиком материалов Borealis и SINTEF, одной из крупнейших независимых исследовательских организаций Европы, проект был направлен на переработку пиролизного масла, получаемого из пластиковых отходов, в сырье, совместимое с установками парового крекинга и отвечающее строгим требованиям к качеству, необходимым для таких установок. Как сообщается, пилотные испытания на исследовательском объекте SINTEF в Норвегии с использованием запатентованных катализаторов HDMax компании Clariant показали исключительные результаты, превратив пиролизное масло, полученное из пластиковых отходов, в сырье, пригодное для производства первичных полиолефинов.

Также в прошлом месяце PlasticsToday сообщала об исследовании, проведенном в Центре исследований морского мусора при Гавайском тихоокеанском университете, посвященном превращению отходов рыболовных сетей и бытового пластикового мусора в асфальтовые дороги. 

Представленное на весенней конференции Американского химического общества (ACS) 2026 года исследование демонстрирует, что включение переработанного пластика в асфальт технически осуществимо и экологически безопасно, с минимальным риском выделения микропластика.

Источник: https://www.plasticstoday.com/advanced-recycling/scientists-convert-plastic-waste-into-fuel-using-molten-salts-cutting-costs-and-boosting-efficiency