Forvandling af plastikaffald til smøreolie

Engangsplast kan have mere iboende værdi, end du tror.

Forskere har udviklet en ny metode til upcycling rigeligt, tilsyneladende lavværdi plast til flydende produkter af høj kvalitet, såsom motorolier, smøremidler, rengøringsmidler og endda kosmetik. Opdagelsen forbedrer også de nuværende genbrugsmetoder, der resulterer i billige, plastprodukter af lav kvalitet.

Den katalytiske metode tjener et til to slag ved at fjerne plastikforurening fra miljøet og bidrage til en cirkulær økonomi.

Northwestern University, Argonne National Laboratory og Ames Laboratory ledede det multi-institutionelle team.

"Vores team er glade for at have opdaget denne nye teknologi, der vil hjælpe os med at komme foran det voksende problem med ophobning af plastaffald, " sagde Northwesterns Kenneth R. Poeppelmeier, der har bidraget til forskningen. "Vores resultater har brede konsekvenser for udviklingen af ​​en fremtid, hvor vi fortsat kan drage fordel af plastmaterialer, men gør det på en måde, der er bæredygtig og mindre skadelig for miljøet og potentielt menneskers sundhed."

Poeppelmeier er Charles E. og Emma H. ​​Morrison professor i kemi ved Northwestern's Weinberg College of Arts and Sciences, direktør for Northwestern's Center for Catalysis and Surface Science og medlem af Northwestern's Program on Plastics, Økosystemer og folkesundhed.

Poeppelmeier ledede arbejdet sammen med Aaron D. Sadow, en videnskabsmand i afdelingen for kemiske og biologiske videnskaber ved Ames Laboratory, og Massimiliano Delferro, gruppeleder af Argonne National Laboratorys katalyseprogram.

Undersøgelsen vil blive offentliggjort den 23. oktober i tidsskriftet ACS Central Science .

Plastproblemet

Hvert år, 380 millioner tons plastik bliver skabt på verdensplan. Og da plastmarkedet fortsætter med at stige, mange analytikere forudser, at produktionen kan firdobles i 2050. Mere end 75 % af disse plastmaterialer kasseres efter én gangs brug. Mange af dem ender i vores oceaner og vandveje, skader dyrelivet og spreder giftstoffer.

"Der er bestemt ting, vi som samfund kan gøre for at reducere forbruget af plastik i nogle tilfælde, " sagde Sadow. "Men der vil altid være tilfælde, hvor plast er svært at erstatte, så vi vil rigtig gerne se, hvad vi kan gøre for at finde værdi i affaldet."

Mens plastik kan smeltes og oparbejdes, denne form for genanvendelse giver materialer af lavere værdi, som ikke er så strukturelt stærke som det originale materiale. Eksempler inkluderer down-cycling af plastikflasker i en støbt parkbænk.

Når det efterlades i naturen eller på lossepladser, plastik nedbrydes ikke, fordi de har meget stærke carbon-carbon-bindinger. I stedet, de går i stykker i mindre plastik, kendt som mikroplastik. Mens nogle mennesker ser disse stærke bånd som et problem, det nordvestlige, Argonne National Laboratory og Ames Laboratory team så dette som en mulighed.

"Vi søgte at genvinde den høje energi, der holder disse bindinger sammen, ved katalytisk at omdanne polyethylenmolekylerne til værdiskabende kommercielle produkter, " sagde Delferro.

En katalytisk opløsning

Katalysatoren består af platinnanopartikler - kun to nanometer store - deponeret på en perovskit-nanokuber, som er omkring 50-60 nanometer store. Holdet valgte perovskite, fordi det er stabilt under de høje temperaturer og tryk og et usædvanligt godt materiale til energiomdannelse.

For at afsætte nanopartikler på nanokuberne, holdet brugte atomlagsaflejring, en teknik udviklet hos Argonne, der tillader præcis kontrol af nanopartikler.

Under moderat tryk og temperatur, katalysatoren spaltede plastens carbon-carbon-binding for at producere flydende carbonhydrider af høj kvalitet. Disse væsker kan bruges i motorolie, smøremidler eller voks eller videreforarbejdet til at fremstille ingredienser til rengøringsmidler og kosmetik. Dette står i kontrast til kommercielt tilgængelige katalysatorer, som genererede produkter af lavere kvalitet med mange korte kulbrinter, begrænser produkternes anvendelighed.

Endnu bedre:Den katalytiske metode producerede langt mindre affald i processen. Genbrugsmetoder, der smelter plast eller bruger konventionelle katalysatorer, genererer drivhusgasser og giftige biprodukter.