Noua metodă, descrisă în numărul din 11 august al revistei Science, ar putea crește stimulentele economice pentru reciclarea plasticului și ar putea deschide o ușă către reciclarea noilor tipuri de plastic. Cercetătorii estimează că metodele lor ar putea reduce, de asemenea, emisiile de gaze cu efect de seră din producția convențională a acestor substanțe chimice industriale cu aproximativ 60 la sută.
Noua tehnică se bazează pe câteva tehnici de procesare chimică existente. Prima este piroliza, în care materialele plastice sunt încălzite la temperaturi ridicate într-un mediu fără oxigen. Rezultatul este uleiul de piroliză, un amestec lichid de diferiți compuși. Uleiul de piroliză conține cantități mari de olefine -- o clasă de hidrocarburi simple care reprezintă un element central al substanțelor chimice și polimerilor actuali, inclusiv diferite tipuri de poliesteri, agenți tensioactivi, alcooli și acizi carboxilici.
În procesele actuale consumatoare de energie, cum ar fi cracarea cu abur, producătorii de produse chimice produc olefine prin supunerea petrolului la căldură și presiune extrem de ridicată. În acest nou proces, echipa UW-Madison recuperează olefinele din uleiul de piroliză și le folosește într-un proces chimic cu mult mai puțin consumator de energie, numit cataliza de hidroformilare omogenă. Acest proces transformă olefinele în aldehide, care pot fi apoi reduse în continuare în alcooli industriali importanți.
„Aceste produse pot fi folosite pentru a face o gamă largă de materiale cu valoare mai mare”, spune George Huber, profesor de inginerie chimică și biologică, care a condus lucrările alături de cercetătorul postdoctoral Houqian Li și studentul de doctorat Jiayang Wu.
Aceste materiale de valoare mai mare includ ingrediente folosite pentru a face săpunuri și produse de curățare, precum și alți polimeri mai utili.
„Suntem foarte încântați de implicațiile acestei tehnologii”, spune Huber, care conduce și Departamentul de Centru finanțat de energie pentru reciclarea chimică a deșeurilor de plastic. „Este o tehnologie de platformă pentru a actualiza deșeurile de plastic folosind chimia de hidroformilare”.
Industria de reciclare ar putea adopta procesul în curând; în ultimii ani, cel puțin 10 mari companii chimice au construit sau au anunțat planuri pentru instalații pentru a produce uleiuri de piroliză din deșeuri de plastic. Multe dintre ele trec uleiul de piroliză prin cracarele cu abur pentru a produce compuși cu valoare scăzută. Noua tehnică de reciclare chimică ar putea oferi o modalitate mai durabilă și mai profitabilă de a utiliza aceste uleiuri.
„În prezent, aceste companii nu au o abordare foarte bună pentru a îmbunătăți uleiul de piroliză”, spune Li. „În acest caz, putem obține alcooli de mare valoare în valoare de 1.200 USD până la 6 USD,000 pe tonă din deșeurile de plastic, care valorează doar aproximativ 100 USD pe tonă. În plus, acest proces folosește tehnologia și tehnicile existente. Este relativ ușor de extins.”
Studiul a fost un efort de colaborare între câteva departamente UW-Madison diferite, spune Huber. Clark Landis, președintele Departamentului de Chimie și un expert mondial în hidroformilare, a sugerat posibilitatea aplicării tehnicii uleiurilor de piroliză. Inginerie chimică și biologică Profesorul Manos Mavarikakis a folosit modelarea avansată pentru a oferi o perspectivă la nivel molecular asupra proceselor chimice. Iar profesorul de inginerie chimică și biologică Victor Zavala a oferit ajutor la analizarea economiei tehnicii și a ciclului de viață al deșeurilor de plastic.
Următorul pas pentru echipă este să ajusteze procesul și să înțeleagă mai bine ce plastice reciclate și combinațiile de catalizatori produc ce produse chimice finale.
„Există atât de multe produse diferite și atât de multe rute pe care le putem urma cu această tehnologie de platformă”, spune Huber. „Există o piață uriașă pentru produsele pe care le facem. Cred că într-adevăr ar putea schimba industria de reciclare a plasticului”.
(resursă de la Universitatea din Wisconsin-Madison. „Noul proces de reciclare ar putea găsi piețe pentru deșeurile de plastic „junk”.” ScienceDaily. ScienceDaily, 11 august 2023.
