Вода відіграє ключову роль у покращенні перетворення поліолефінів на цінне паливо у поєднанні з каталізаторами на основі рутенію, відкриваючи перспективний підхід до розв’язання глобальної проблеми пластикових відходів.
Пластик — це надзвичайно універсальний матеріал, який став невід’ємною частиною майже кожної сфери сучасного життя. Однак із щорічним глобальним виробництвом пластику, яке перевищує 400 мільйонів тонн, вплив пластикових відходів на довкілля досяг критичного рівня. Більшість пластикових відходів — майже 90% — не підлягає переробці, що посилює кризу забруднення. Для вирішення цієї зростаючої проблеми терміново потрібні інноваційні технології.
Каталітичні методи переробки, такі як гідрогеноліз та гідрокрекінг, пропонують перспективне рішення. Ці передові хімічні процеси використовують каталізатори для розкладання пластикових відходів на простіші, високовартісні компоненти, такі як хімічні речовини та паливо. На відміну від традиційної переробки, яка передбачає плавлення і повторне формування пластику в менш якісні вироби, каталітична переробка забезпечує більш ефективне та стале повторне використання, створюючи матеріали з більшою економічною та екологічною цінністю.
Попри значний потенціал каталітичної переробки, необхідний подальший розвиток і вдосконалення, щоб впровадити її у великомасштабне промислове використання.
Прорив у переробці поліолефінів
У нещодавньому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Communications, команда науковців під керівництвом професора Інсу Ро з Корейського національного університету науки і технологій зробила прорив у каталітичній переробці поліолефінів, які складають 55% світових пластикових відходів. Як зазначено у статті, дослідники виявили несподівані переваги додавання води під час деполімеризації поліолефінів із застосуванням каталізаторів на основі рутенію (Ru).
Дослідження впливу води на каталітичну переробку
Після синтезу та випробувань різних Ru-каталізаторів команда встановила, що каталізатори з металевими та кислотними активними центрами демонструють значно покращену швидкість конверсії при додаванні води до реакційної суміші. “Додавання води змінює механізми реакції, стимулюючи процеси, які підвищують каталітичну активність і пригнічують утворення коксу,” пояснює професор Ро. “Ця подвійна роль покращує ефективність процесу, продовжує термін служби каталізатора та знижує експлуатаційні витрати.”
За оптимальних умов каталізатор Ru/цеоліт-Y досягнув рівня конверсії поліолефінів у 96,9%.
Життєздатна альтернатива традиційному управлінню відходами
Для оцінки життєздатності цього підходу команда провела техніко-економічний аналіз і оцінку життєвого циклу запропонованої технології. Результати чітко підкреслили потенціал комерційного впровадження процесу з використанням Ru/цеоліт-Y каталізатора.
“Додавання води не тільки підвищує ефективність використання вуглецю, але й покращує економічну та екологічну продуктивність, а також збільшує конверсію поліолефінів у цінне паливо, як-от бензин і дизельне пальне,” зазначає професор Ро. Він додає: “Цей підхід представляє життєздатну альтернативу традиційним методам управління відходами і пропонує рішення для зменшення забруднення поліолефінами, які є найбільшим джерелом пластикових відходів.”
Перспективи
Цей прорив у каталітичній деполімеризації може революціонізувати підхід до боротьби із забрудненням пластиком та ефективно допомогти вирішити цю серйозну екологічну проблему. Дослідники сподіваються, що в найближчі роки технологія еволюціонує до того рівня, коли змішані пластикові відходи можна буде обробляти без попереднього сортування, що зробить зусилля з переробки більш рентабельними та простішими у впровадженні.
“Продемонструвавши сталий та економічно вигідний підхід до перетворення пластикових відходів у цінні ресурси, наше дослідження може стимулювати зміни у політиці, інвестування в інфраструктуру передової переробки та міжнародну співпрацю у боротьбі із глобальною кризою пластикових відходів. З часом ці досягнення обіцяють чистіше довкілля, зменшення забруднення та більш сталий майбутній розвиток,” підсумовує професор Ро з оптимізмом.