Katalysator omdanner plastaffald til værdifulde ingredienser ved lav temperatur

For første gang, forskere har brugt en ny katalysatorproces til at genbruge en type plastik, der findes i alt fra indkøbsposer og fødevareemballage til legetøj og elektronik til flydende brændstoffer og voks.

Holdet offentliggjorde deres resultater den 10. december i Anvendt katalyse B:Miljømæssig .

"Plast er essentielle materialer for vores liv, fordi det bringer sikkerhed og hygiejne til vores samfund, " sagde papirets medforfattere Masazumi Tamura, lektor i forskningscenteret for kunstig fotosyntese i Advanced Research Institute for Natural Science and Technology i Osaka City University, og Keiichi Tomishige, professor ved Graduate School of Engineering ved Tohoku University. "Imidlertid, væksten i den globale plastikproduktion og den hurtige indtrængning af plast i vores samfund medførte dårlig håndtering af plastaffald, forårsager alvorlige miljømæssige og biologiske problemer såsom havforurening."

Polyolefinisk plast - den mest almindelige plast - har fysiske egenskaber, der gør det vanskeligt for en katalysator, ansvarlig for at inducere kemisk omdannelse, at interagere direkte med de molekylære elementer for at forårsage en ændring. Nuværende genbrugsindsats kræver temperaturer på mindst 573 grader Kelvin, og op til 1, 173 grader Kelvin. Til sammenligning, vand koger ved 373,15 grader Kelvin, og Solens overflade er 5, 778 grader Kelvin.

Forskerne kiggede på heterogene katalysatorer i et forsøg på at finde en reaktion, der kunne kræve en lavere temperatur for at aktivere. Ved at bruge en katalysator i en anden stoftilstand end plastik, de antog, at reaktionen ville være stærkere ved en lavere temperatur.

De kombinerede ruthenium, et metal i platinfamilien, med ceriumdioxid, bruges til at polere glas blandt andre applikationer, at fremstille en katalysator, der fik plastikken til at reagere ved 473 grader Kelvin. Selvom det stadig er højt for menneskelige følsomheder, det kræver væsentligt mindre energitilførsel sammenlignet med andre katalysatorsystemer.

Ifølge Tamura og Tomishige, ruthenium-baserede katalysatorer er aldrig blevet rapporteret i den videnskabelige litteratur som en måde at direkte genanvende polyolefinisk plast.

"Vores tilgang fungerede som en effektiv og genanvendelig heterogen katalysator, viser meget højere aktivitet end andre metal-understøttede katalysatorer, arbejder selv under milde reaktionsforhold, Tamura og Tomishige sagde. en plastikpose og plastaffald kunne omdannes til værdifulde kemikalier i høje udbytter."

Forskerne behandlede en plastikpose og affald plast med katalysatoren, producerer et 92% udbytte af nyttige materialer, inklusive et 77% udbytte af flydende brændstof og et 15% udbytte af voks.

"Dette katalysatorsystem forventes at bidrage til ikke kun at undertrykke plastaffald, men også til udnyttelse af plastaffald som råmateriale til produktion af kemikalier, " sagde Tamura og Tomishige.