Slični procesi su već postojali, ali je ovaj novi postupak jeftiniji, efikasniji i zahteva niže temperature i pritiske. Tim takođe tvrdi da proces može da radi kontinuirano, za razliku od ranijih metoda koje su funkcionisale u serijama.
U studiji objavljenoj u časopisu Nature Energy, novi postupak razlaže plastiku na visokim temperaturama u prisustvu vodonika.
„Naša grupa se već nekoliko godina bavi hidrogenolizom plastike iz ugla katalizatora, upravo u vreme kada je ova oblast ušla u eru katalizatora sa pojedinačnim atomskim aktivnim mestima“, rekli su profesori Yadong Li i Dingsheng Wang, stariji koautori rada, za Tech Xplore.
„Problem koji nam se stalno vraćao bila je selektivnost; konvencionalna hidrogenacija plastike obično daje širok spektar proizvoda koje je teško kontrolisati. Želeli smo da saznamo da li dizajniranjem aktivnog centra na atomskom nivou možemo konačno da preuzmemo kontrolu nad tim procesom“, dodali su.
To je značajno jer se pri topljenju plastike obično dobija svojevrsna mešavina gasova, voska, ulja, ugljeničnog ostatka, katrana i lakih ugljovodonika. Korisno gorivo uglavnom čini samo mali deo krajnjeg proizvoda.
Od plastičnog otpada do avionskog goriva
Zbog toga je tim pokušao da pronađe način da usmeri proces razgradnje plastike ka stvaranju tačno određenih molekula. Kako objašnjavaju istraživači, novi postupak ima dve faze.
Prva faza, nazvana piroliza, podrazumeva zagrevanje plastike na temperaturama višim od 460°C. Time se dugi lanci plastike razbijaju na manje fragmente ugljovodonika. Druga faza predstavlja ključnu inovaciju. U njoj se ti fragmenti koriste za stvaranje „građevnih blokova“ avionskog goriva.
Proces nazvan hidrogeneza koristi proizvode iz prve faze i propušta ih preko posebnih katalizatora na temperaturi od oko 160°C kako bi se dobili korisni molekuli poput cikloalkana — gustih ugljovodonika koji odgovaraju sastavu avionskog goriva.
„Nakon testiranja više katalizatora, ustanovili smo da izolovana mesta rutenijuma (Ru) na oksidu CoAl mogu da hidrogenišu stiren u etilcikloheksan pri gotovo atmosferskom pritisku“, objasnili su Li i Wang.
„Sam polistiren se tokom pirolize razlaže na monomere i oligomere, koji zatim prolaze kroz efikasnu hidrogenolizu na tim Ru mestima. Iznenadilo nas je što je ovaj kombinovani proces proizveo gorivo dobijeno iz plastike sa zaista privlačnim karakteristikama i povoljnom ekonomskom isplativošću.“
Zašto baš polistiren?
Polistiren je zanimljiv izbor jer predstavlja veoma čest otpadni materijal koji se koristi za ambalažu i jednokratne proizvode poput čaša. Takođe se relativno čisto razgrađuje prilikom zagrevanja.
„U poređenju sa tradicionalnim postupkom koji koristi visoke pritiske i šaržne reaktore, kombinacija protočnog reaktora i efikasnih atomarno dispergovanih Ru katalizatora predstavlja značajnu alternativu“, dodali su istraživači.
Tim je testirao i mogućnost povećanja obima proizvodnje.
„Katalizator smo pripremili i testirali u gramima, a pokazalo se da se i katalizator i proces hidrogenacije pri gotovo atmosferskom pritisku dobro skaliraju. Tehno-ekonomska analiza pokazala je da bi minimalna konkurentna prodajna cena mogla da iznosi između 1,0 i 1,8 američkih dolara po kilogramu, što je zaista konkurentna cifra“, naveli su.
Iako je proces veoma zanimljiv i obećavajući, ostaje da se vidi da li će moći uspešno da se primeni van laboratorijskih uslova. Ipak, reč je o potencijalno skalabilnom hemijskom postupku koji zaslužuje pažnju.
„Planiramo da nastavimo sa optimizacijom ovog procesa u okviru postojećeg okvira procene životnog ciklusa i tehno-ekonomske analize, fokusirajući se na to kako katalizator utiče na celokupan proces i razvijajući još efikasnije katalizatore sa pojedinačnim atomima rutenijuma“, rekli su Li i Vang.
„Takođe želimo da očuvamo njihovu aktivnost i strukturnu stabilnost dok budemo povećavali proizvodnju katalizatora na kilogramski nivo i dalje. Sa procesne strane, radićemo na sistemu za kontinuirano ubacivanje čvrstog materijala kako bismo unapredili postojeći radni tok“, zaključili su.
BONUS KLIP Pogledajte vesti o EXPO2027:
Komentari (0)