탄소 순환을 끝내는 플라스틱 업사이클링

[아름이]

탄소 순환을 끝내는 플라스틱 업사이클링
새로운 공정은 온화한 온도에서 부산물이 거의 없이 신속하게 연료를 생산합니다.
날짜:
2023년 2월 23일
원천:
DOE/퍼시픽 노스웨스트 국립 연구소
요약:
폐 플라스틱을 연료와 원자재로 전환하는 새로운 방법은 온화한 온도와 높은 수율로 탄소 순환을 닫는 데 도움이 될 것입니다.

전체 이야기
사용된 안면 마스크, 식료품 가방 및 식품 랩에는 잠재적으로 유용한 원료가 많이 있습니다. 그러나 이러한 일회용 플라스틱을 회수하고 재활용하는 것보다 계속해서 더 많이 만드는 것이 훨씬 저렴했습니다.

이제 에너지부의 태평양 북서부 국립 연구소가 이끄는 국제 연구팀이 이러한 지속성 플라스틱을 분해하려는 이전 시도를 방해했던 코드를 해독했습니다. 그들은 오늘 사이언스 문제에 그들의 발견을 보고했습니다 .

저온 및 반응 제어

일반적으로 플라스틱을 재활용하려면 견고하고 안정적인 결합을 '균열'하거나 분리해야 하므로 환경에 매우 오래 지속됩니다. 이 크래킹 단계에는 고온이 필요하므로 비용이 많이 들고 에너지 집약적입니다.

여기서 참신한 점은 원치 않는 부산물 없이 액화 가솔린과 같은 연료로의 전환을 즉시 완료하는 두 번째 반응 단계와 크래킹 단계를 결합하는 것입니다. 두 번째 반응 단계는 알킬화 촉매로 알려진 것을 사용합니다. 이러한 촉매는 가솔린의 옥탄가를 개선하기 위해 현재 석유 산업에서 사용되는 화학 반응을 제공합니다.

결정적으로 현재 연구에서 알킬화 반응은 거의 실온(섭씨 70도/화씨 158도)에 가까운 단일 반응 용기에서 분해 단계 직후에 발생합니다.

PNNL의 연구 저자이자 화학자인 Oliver Y. Gutiérrez는 "그냥 결합을 끊기 위해 크래킹하면 통제되지 않은 방식으로 또 다른 결합을 형성하게 되며 이는 다른 접근 방식에서 문제가 됩니다."라고 말했습니다. "여기의 비밀 공식은 우리 시스템에서 결합을 끊을 때 원하는 최종 제품을 제공하는 표적 방식으로 즉시 또 다른 결합을 만든다는 것입니다. 그것은 또한 저온에서 이 변환을 가능하게 하는 비결이기도 합니다."

그들의 연구에서 독일 뮌헨 기술 대학의 과학자들이 공동으로 이끄는 연구팀은 원유 처리를 위해 여기에서 보고된 공정의 두 번째 부분을 상업화하기 위해 석유 산업에 의한 개별적인 최근 개발을 지적했습니다.

PNNL의 통합 촉매 연구소 소장이자 TUM의 화학 교수인 요하네스 레처(Johannes Lercher)는 "산업계가 이러한 새로운 알킬화 촉매를 성공적으로 배치했다는 사실은 그 촉매의 안정적이고 강력한 특성을 입증합니다."라고 말했습니다. "이 연구는 제안된 다른 많은 것보다 구현에 더 가까운 폐 플라스틱의 탄소 순환을 닫기 위한 실용적인 새로운 솔루션을 가리킵니다."

그들의 연구에서 연구원들은 그들의 발견에 대한 한계를 지적합니다. 이 프로세스는 플라스틱 필름 및 짜낼 수 있는 병과 같은 저밀도 폴리에틸렌 제품(LDPE, 플라스틱 수지 코드 #4)과 일반적으로 도로변 재활용 프로그램에서 수거되지 않는 폴리프로필렌 제품(PP, 플라스틱 수지 코드 #5)에 적용됩니다. 미국에서. 고밀도 폴리에틸렌(HPDE, 플라스틱 수지 코드 #2)은 촉매가 끊어야 하는 결합에 접근할 수 있도록 전처리가 필요합니다.

폐플라스틱을 미래 연료와 신제품으로 본다

석유계 플라스틱 폐기물은 유용한 내구성 물질과 연료의 출발 물질이 될 수 있는 미개발 자원입니다. 매년 전 세계적으로 생산되는 3억 6천만 톤의 플라스틱 중 절반 이상이 이 연구의 대상이 되는 플라스틱입니다. 그러나 산더미 같은 플라스틱을 보고 그 가치를 파악하려면 혁신가의 사고방식, 화학자의 독창성, 관련 경제에 대한 현실주의자의 이해가 필요합니다. 이 과학자들은 화학 결합을 효율적으로 끊는 데 전문 지식을 적용하여 역학을 바꾸려고 노력하고 있습니다.

Lercher는 "지속적인 폐플라스틱 문제를 해결하려면 플라스틱을 수거하여 일회용으로 취급하는 것보다 사용하기 위해 반환하는 것이 더 합리적인 임계점에 도달해야 합니다."라고 말했습니다. "우리는 여기에서 온화한 조건에서 전환을 신속하게 수행할 수 있음을 보여주었고 이는 전환점으로 이동할 수 있는 인센티브 중 하나를 제공합니다."

출처 : https://www.sciencedaily.com/