Ny polystyrengenanvendelsesproces kunne være verdens første til at være både økonomisk og energieffektiv

Ingeniører har modelleret en ny måde at genbruge polystyren på, som kunne blive den første levedygtige måde at gøre materialet genanvendeligt på. Den kemiske metode, der er identificeret til at tackle svært genanvendeligt emballagemateriale, reducere affald fra lossepladser

Holdet af kemiingeniører, baseret på University of Bath i Storbritannien og Worcester Polytechnic Institute i Massachusetts, USA, siger, at deres teknik kunne være den første til at gøre genanvendelse af polystyren både økonomisk rentabel og energieffektiv.

Forklaret i en ny forskningsartikel offentliggjort i Chemical Engineering Journal , bruger teknikken en kemisk proces kaldet pyrolyse til at nedbryde polystyren til dele, som kan omdannes til nye stykker af materialet.

Dr. Bernardo Castro-Dominguez, seniorlektor i kemiteknik ved University of Bath og meddirektør for Center for Digital, Manufacturing &Design (dMaDe), siger:"Kemiske genanvendelsesteknikker er et stort fokus inden for kemiteknik. nu, og der er et presserende behov for omkostnings- og energieffektive måder at nedbryde plast til deres primære byggesten, såsom polystyren.

"Mindre end 5 % af polystyren genanvendes i øjeblikket - vores arbejde viser, at så meget som 60 % af al polystyren, der bruges i dag, kan erstattes af kemisk genanvendt styren."

Michael Timko, Ph.D., professor i kemiteknik ved Worcester Polytechnic Institute, tilføjer:"Vores analyse finder polystyren som en ideel kandidat til en kemisk genanvendelsesproces. Overraskende nok er processen energieffektiv og potentielt økonomisk konkurrencedygtig. Mht. emissioner, har investering i denne proces potentiale til at svare til simple foranstaltninger såsom energibesparelse med hensyn til mængden af ​​emissionsreduktion, der kan opnås for en given investering."

Polystyren kan genanvendes kemisk ved hjælp af varme, men gentagne behandlinger nedbryder materialet, hvilket får det til at miste styrke og fleksibilitet. Fordi denne proces kræver specialiserede faciliteter, accepterer de fleste genbrugscentre ikke polystyren - og på grund af dens bulk betyder høje transportomkostninger, at den sjældent flyttes til disse faciliteter. Derfor genanvendes meget lidt polystyren i øjeblikket.

Pyrolyse involverer at udsætte et materiale for meget høje temperaturer (over 450°C) i et iltfrit kammer, hvilket betyder, at det ikke kan antændes. I stedet nedbrydes polystyrenen til dele kendt som monomerer, som derefter kan renses og efterfølgende rekonstitueres til ny polystyren. At skabe et kilogram af det nye materiale kræver mindre end 10 megajoule energi – nogenlunde nok til at drive en typisk mikrobølgeovn i omkring 30 minutter.

Den identificerede proces involverer en pyrolysereaktor, varmeveksler og et par destillationskolonner, som adskiller delene af polystyren til styren af ​​'monomerkvalitet' - den del, der kan omdannes til polystyren - og 'let' og 'tung' petroleum. som biprodukter, som kan genbruges på andre måder.

Processen har et udbytte på 60% - hvilket betyder, at hvis 1 kg brugt polystyren blev brugt, ville 600 gram 99% ren monomer kvalitet styren være tilgængelig for at generere ny polystyren, hvilket reducerer brugen af ​​fossile brændstoffer. Dette arbejde fremhæver også de miljømæssige fordele og bemærker, at omkostningerne ved at reducere mængden af ​​kulstofemissioner gennem implementeringen af ​​denne proces er ca. $1,5 pr. ton CO₂ , betydeligt lavere end mange andre genbrugsprocesser.

Forskerne siger, at politikker, der tilskynder forbrugerne til at genbruge polystyren eller aflede det fra losseplads, ville hjælpe med at gøre processen endnu mere økonomisk attraktiv.

Flere oplysninger: Madison R. Reed et al., Termodynamisk og økonomisk analyse af en deployerbar og skalerbar proces til at genvinde monomer-grade styren fra affald af polystyren, Chemical Engineering Journal (2024). DOI:10.1016/j.cej.2024.152079

Journaloplysninger: Chemical Engineering Journal

Leveret af University of Bath