Пластмассы — полезные материалы, применяемые во многих сферах жизни. Но ежегодное производство превышает 400 миллионов тонн, и экологическая опасность от потребления и утилизации пластика огромна. Так как перерабатывается лишь одна десятая часть отходов, нужны новые технологии для решения этой проблемы.
Новые химические процессы, такие как гидрогенолиз и гидрокрекинг, позволяют с помощью катализаторов расщеплять пластиковые отходы на более простые компоненты. Традиционная переработка включает плавление и преобразование пластика в материалы низкого качества, в то время как каталитическая переработка может превратить пластик в ценные химические вещества и топливо, обеспечивая более устойчивое и эффективное повторное использование. Несмотря на многообещающие результаты, каталитические методы переработки нуждаются в дальнейшей доработке перед промышленным применением.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature CommunicationsГруппа учёных во главе с профессором Инсу Ро из Сеульского национального университета науки и технологий (Корея) сделала В области каталитической переработки полиолефинов, составляющих 55% мирового объема пластиковых отходов, сделано прорывное открытие. Ученые обнаружили удивительные преимущества добавления воды в процесс деполимеризации полиолефинов при использовании катализаторов на основе рутения (Ru).
Команда провела синтез и эксперименты с разными катализаторами на основе рутения. Выяснилось, что катализаторы, содержащие как металлические, так и кислотные участки, показывают значительно более высокие показатели конверсии при добавлении воды в реакционную смесь. Добавление воды изменяет механизмы реакции, способствуя развитию путей, повышающих каталитическую активность и подавляющих образование кокса. Двойная роль воды повышает эффективность процесса, увеличивает срок службы катализатора и снижает эксплуатационные расходы.
В ходе исследования ученые тщательно проанализировали механизмы реакции и соотношение металлоорганических и кислотных центров. При благоприятных условиях катализаторы Ru/zeolite-Y обеспечили 96,9% конверсии полиолефинов.
Команда провела технико-экономический анализ и оценку жизненного цикла предложенного подхода, чтобы изучить жизнеспособность этого типа каталитической переработки. Полученные результаты продемонстрировали потенциал реализации процесса в коммерческих масштабах с использованием катализатора Ru/zeolite-Y. «Добавление воды повышает эффективность использования углерода, улучшает экономические и экологические показатели, а также увеличивает конверсию полиолефинов в ценные виды топлива, такие как бензин и дизельное топливо», — подчеркивает доктор Ро. «Таким образом, этот подход представляет собой жизнеспособную альтернативу традиционным методам утилизации отходов и предлагает решение для снижения уровня загрязнения свалок и океана, вызванного полиолефинами — крупнейшим источником пластиковых отходов».
Этот прорыв в каталитической деполимеризации может революционизировать борьбу с загрязнением пластиком и эффективно противостоять серьезной экологической угрозе. Исследователи надеются, что в ближайшие годы технология достигнет такого уровня развития, что смешанные пластиковые отходы будут перерабатываться без предварительной сортировки, сделав усилия по переработке более экономичными и простыми в реализации.
Исследование, демонстрируя устойчивый и экономичный подход к переработке пластика в ценные ресурсы, может изменить политику, привлечь инвестиции в современную инфраструктуру и способствовать международному сотрудничеству по решению глобального кризиса пластиковых отходов. В будущем это приведет к чистой окружающей среде, снижению загрязнения и устойчивому будущему.
[Фото: ru.123rf.com]