23 فوریه 2023 -توسط آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام-یک روش جدید برای تبدیل زباله های پلاستیکی با چگالی کم به سوخت و مواد خام نوید کمک به بستن چرخه کربن را می دهد. اعتبار: توسط ملانی هس رابینسون
مواد خام بالقوه مفید زیادی در ماسک های صورت استفاده شده، کیسه های مواد غذایی و بسته بندی مواد غذایی وجود دارد. اما ساختن بیشتر این پلاستیک های یکبار مصرف بسیار ارزان تر از بازیابی و بازیافت آنها بوده است.
اکنون، یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام در وزارت انرژی، کدی را که مانع از تلاش‌های قبلی برای شکستن این پلاستیک‌های پایدار شده بود، شکسته است. آنها کشف خود را در شماره Science (23 فوریه) گزارش کردند.
به طور معمول، بازیافت پلاستیک‌ها نیازمند «ترک‌خوردن» یا جدا کردن پیوندهای سخت و پایدار است که آنها را در محیط بسیار پایدار می‌کند. این مرحله ایجاد ترک نیاز به دماهای بالا دارد که آن را پرهزینه و انرژی بر می کند.
نکته جدید در اینجا ترکیب مرحله کراکینگ با مرحله واکنش دوم است که بلافاصله تبدیل به سوخت مایع بنزین مانند بدون محصولات جانبی ناخواسته را تکمیل می کند. مرحله دوم واکنش شامل مواردی است که به عنوان کاتالیزورهای آلکیلاسیون شناخته می شوند. این کاتالیزورها یک واکنش شیمیایی است که در حال حاضر توسط صنعت نفت برای بهبود رتبه اکتان بنزین استفاده می شود.
در مطالعه حاضر، واکنش آلکیلاسیون بلافاصله پس از مرحله ترک خوردگی در یک ظرف واکنش، در دمای نزدیک به اتاق (70 درجه سانتیگراد / 158 درجه فارنهایت) انجام می شود.
Oliver Y. Gutiérrez، نویسنده مطالعه و شیمیدان در PNNL می گوید: «شکستن فقط برای شکستن پیوندها منجر به تشکیل پیوند دیگری به روشی کنترل نشده می شود، و این یک مشکل در رویکردهای دیگر است. “فرمول مخفی در اینجا این است که وقتی یک پیوند را در سیستم ما شکستید، بلافاصله پیوند دیگری را به روشی هدفمند می سازید که محصول نهایی مورد نظرتان را به شما می دهد. این رازی نیز است که این تبدیل را در دمای پایین ممکن می کند.”
در مطالعه خود، تیم تحقیقاتی، به سرپرستی دانشمندان دانشگاه فنی مونیخ، آلمان، به پیشرفت‌های جداگانه و اخیر صنعت نفت برای تجاری‌سازی بخش دوم فرآیند گزارش‌شده در اینجا برای فرآوری نفت خام اشاره کردند.
یوهانس لرچر، نویسنده ارشد این مطالعه، مدیر موسسه PNNL برای کاتالیز یکپارچه و استاد شیمی در TUM گفت: «این واقعیت که صنعت با موفقیت این کاتالیزورهای آلکیلاسیون نوظهور را به کار گرفته است، ماهیت پایدار و قوی آنها را نشان می دهد. این مطالعه به یک راه‌حل جدید عملی برای بستن چرخه کربن زباله‌های پلاستیکی اشاره می‌کند که نسبت به بسیاری از موارد پیشنهادی به اجرا نزدیک‌تر است.
در مطالعه خود، محققان به محدودیتی در یافته های خود اشاره می کنند. این فرآیند برای محصولات پلی اتیلن با چگالی کم LDPE، کد رزین پلاستیکی شماره 4، مانند فیلم‌های پلاستیکی و بطری‌های فشرده، و محصولات پلی‌پروپیلنPP، رزین پلاستیکی کد شماره 5که معمولاً در برنامه‌های بازیافت کناری جمع‌آوری نمی‌شوند، کار می‌کند. در ایالات متحده. پلی اتیلن با چگالی بالا HPDE، کد رزین پلاستیکی شماره 2 به یک پیش تصفیه نیاز دارد تا به کاتالیزور اجازه دسترسی به پیوندهایی که برای شکستن آن نیاز است، داشته باشد.
زباله های پلاستیکی مبتنی بر نفت منبعی دست نخورده است که می تواند به عنوان ماده اولیه برای مواد بادوام مفید و برای سوخت استفاده شود. بیش از نیمی از 360 میلیون تن پلاستیکی که سالانه در سطح جهان تولید می‌شود، پلاستیک‌های مورد نظر در این مطالعه هستند. اما نگاه کردن به کوهی از پلاستیک و دیدن ارزش آن نیازمند ذهنیت یک مبتکر، نبوغ یک شیمیدان و درک واقع بینانه از اقتصاد است. این دانشمندان در تلاشند تا با استفاده از تخصص خود در شکستن پیوندهای شیمیایی، پویایی را تغییر دهند.
لرچر می‌گوید: «برای حل مشکل زباله‌های پلاستیکی پایدار، باید به نقطه بحرانی برسیم که جمع‌آوری آن و بازگرداندن آن برای استفاده منطقی‌تر باشد تا اینکه آن را به عنوان یک بار مصرف در نظر بگیریم. ما در اینجا نشان داده‌ایم که می‌توانیم آن تبدیل را به سرعت، در شرایط ملایم انجام دهیم، که یکی از انگیزه‌های حرکت به سمت آن نقطه اوج را فراهم می‌کند.»
