Ученые из Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) разработали химический процесс для расщепления вторичного полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП) на мономерные исходные составляющие, которые затем можно использовать для производства новых полимеров со свойствами, аналогичными свойствам первичных материалов.
Исследователи использовали два катализатора — синтезированный катализатор натрия на гамма-оксиде алюминия и катализатор оксид вольфрама на кремнии, чтобы разложить полиэтилен на его мономер. Исследователи объяснили, что катализаторы разлагают полипропилен с образованием мономера пропена и углеводорода изобутилена, который широко используется в химической промышленности для производства ряда полимеров.
Химики Джон Хартвиг и Р. Дж. Конк обсуждают экспериментальный аппарат, который восстанавливает пластмассы до их мономерных предшественников, которые затем можно использовать для производства новых пластмасс. Роберт Сандерс, Калифорнийский унИзображение: Robert Sanders, UC Berkeley
Два катализатора, выбранных учеными, обычно используются в химической промышленности для непрерывных поточных процессов. Они позволяют повторно использовать катализаторы и масштабировать их для управления большими объемами материала.
Первоначально были испытаны три металлических катализатора, но исследователи заявили, что их использование давало более низкие выходы мономера и запрещало восстановление и повторное использование дорогостоящих катализаторов.
В ходе экспериментов два катализатора давали высокий процент мономеров из почти равной смеси материалов, бывших в употреблении. Исследователи заявили, что каталитический процесс превратил отходы ПЭ в пропен из этилена и дал комбинацию пропена и изобутилена из вторичного ПП с эффективностью почти 90%.
Примеры отходов пластика, с которыми может работать новый процесс. Слева направо: кувшин из ПЭВП, пробирка из ПП и пакет для хлеба из ПЭНП. Цифры под каждым изображением — процент выхода мономеров, которые можно использовать для производства новых полимерИзображение: Robert Sanders, UC Berkeley
Сообщается, что каталитический процесс был протестирован с различными отходами. Кувшин из отходов ПЭВП дал 92,7% выхода мономеров, пакет для хлеба из ПЭНП — 81,3%, а пробирка из отходов ПП показала выход более 95%.
Исследовательская работа, возглавляемая профессором Калифорнийского университета в Berkeley Джоном Хартвигом и финансируемая Министерством энергетики США, была опубликована в журнале Science. В работе описывается, как комбинация твердых катализаторов используется для фактического испарения пластика в углеводородные строительные блоки, которые становятся газом при комнатной температуре.