Токсичные пластиковые отходы можно превратить в топливо и соляную кислоту в ходе одного низкоэнергетического процесса.
Совместная команда США и Китая перерабатывает токсичные пластиковые отходы в бензин с эффективностью 95%.
Getty Images
Ученые из США и Китая утверждают, что разработали одноэтапный метод преобразования смешанных пластиковых отходов в бензин при комнатной температуре и атмосферном давлении, достигая эффективности более 95 процентов.
Подход, который, по словам команды, требует меньше энергии, меньше оборудования и меньше этапов, чем традиционные пути переработки пластика в топливо, разработан с учетом возможности масштабирования для промышленного использования.
Как сообщает SCMP, в работе принимают участие исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории, финансируемой Министерством энергетики США, Колумбийского университета, Мюнхенского технического университета и Восточно-Китайского педагогического университета (ECNU).
Одношаговое преобразование и выходы
В результате процесса получаются основные компоненты бензина (газолин), химическое сырье и соляная кислота. По словам учёных, это означает, что продукт может быть использован в водоподготовке, металлообработке, фармацевтике, пищевой промышленности и нефтяной промышленности.
Как отмечают авторы, «этот метод способствует развитию экономики замкнутого цикла, преобразуя разнообразные пластиковые отходы в ценные продукты за один этап». Для осуществления преобразования команда смешивает пластиковые отходы с лёгкими изоалканами — побочными углеводородами, получаемыми в процессе нефтепереработки.
Согласно статье, в результате этого процесса образуются углеводороды «бензинового диапазона», в основном молекулы с шестью-двенадцатью атомами углерода, которые являются основным компонентом бензина. Полученную соляную кислоту можно безопасно нейтрализовать и повторно использовать в качестве сырья, что потенциально позволяет заменить несколько высокотемпературных и энергоёмких производственных процессов, описанных в статье.
Решение проблемы хлора в ПВХ
Исследователи рассматривают этот прогресс в контексте пластика, доминирующего в мировых потоках отходов. Большая часть пластиковых отходов состоит из полиолефинов, особенно полиэтилена и полипропилена, на которые приходится примерно половина мирового производства, тогда как на поливинилхлорид (ПВХ) приходится около 10%.
Эти материалы включают упаковку, контейнеры, трубы, бытовую технику, медицинские приборы и одежду. ПВХ, производимый с использованием винилхлорида (бесцветного газа, классифицируемого Агентством по охране окружающей среды США как канцероген), представляет особую проблему, поскольку традиционные методы переработки отходов в энергию, включая сжигание, требуют дехлорирования ПВХ перед переработкой, чтобы избежать выделения токсичных соединений.
Химические методы апсайклинга, направленные на расщепление пластика до высококачественных компонентов, обычно требуют высокотемпературного дехлорирования в качестве отдельного этапа. Дехлорирование, то есть удаление или нейтрализация хлора из хлорированных соединений, необходимо для предотвращения вредных последствий и подготовки материалов для чувствительных применений.
В новом исследовании предлагается объединить эти этапы. «Мы представляем стратегию переработки отработанного ПВХ в бесхлорные топливные углеводороды и [соляную кислоту] в рамках одностадийного процесса», — заявили исследователи.
Эффективность и реальные отходы
Сообщаемая эффективность преобразования подчёркивает потенциал для реального применения. При температуре 30 градусов Цельсия (86 градусов по Фаренгейту) процесс достигал 95% преобразования для мягких ПВХ-труб и 99% для жёстких ПВХ-труб и ПВХ-проводов.
В испытаниях, в которых смешивались ПВХ-материалы с отходами полиолефинов, метод достигал 96% эффективности преобразования твёрдых веществ при температуре 80 градусов Цельсия (176 градусов по Фаренгейту). Исследователи утверждают, что этот подход применим не только к чистым лабораторным образцам.
«Этот процесс подходит для обработки реальных смешанных и загрязненных отходов ПВХ и полиолефинов», — говорится в статье. SCMP ссылается на публикацию ECNU в социальных сетях, в которой упоминается исследование, в котором это достижение характеризуется как первый эффективный способ преобразования трудноразлагаемых смешанных пластиковых отходов в высококачественный бензин при температуре и давлении окружающей среды за один этап.
Помимо снижения сложности процесса, авторы подчёркивают ценность совместного производства соляной кислоты, которую, как отмечается в статье, можно безопасно нейтрализовать и повторно использовать в современных отраслях. Поскольку общемировой объём производства пластика достигает 10 миллиардов тонн, большая его часть превращается в трудноперерабатываемые отходы. По данным ECNU, исследователи позиционируют свой метод как способ превращения проблемных отходов в полезные продукты.
Объединяя дехлорирование с прямой модернизацией и используя изоалканы, получаемые на нефтеперерабатывающих заводах, исследование представляет собой одноэтапный путь получения углеводородов «бензинового диапазона» с одновременным получением товарного химического вещества, направленный на поддержку целей циклической экономики в существующих промышленных экосистемах.
Результаты исследования опубликованы в рецензируемом журнале Science.
Sourse: interestingengineering.com
