Исследователи Университета Западной Вирджинии (West Virginia University, WVU) разрабатывают микроволновую технологию для переработки отходов изделий из полипропилена в первичный пропилен (C3). В качестве поддержки исследователи получили грант в размере 1 млн долл. (97 млн руб.) от Министерства энергетики США, сообщается в пресс-релизе WVU.
«Нам необходимо диверсифицировать наши стратегии борьбы с массовыми пластиковыми отходами в Америке. В настоящее время коэффициент восстановления полипропилена особенно низок и составляет всего 1%. Поэтому 99% полипропиленовых изделий становятся мусором. Мы хотим изменить это, используя микроволновое облучение для извлечения пропилена из полипропилена», — рассказал Юксин Ван (Yuxin Wang), доцент Колледжа инженерии и минеральных ресурсов WVU имени Бенджамина М. Статлера.
Юксин Ван, доцент Колледжа инженерии и минеральных ресурсов WVU имени Бенджамина М. СтатлераИзображение: West Virginia University
Вместе со Шринивасом Паланки, заведующим кафедрой химической и биомедицинской инженерии, Ван будет изучать энергоэффективные подходы к преобразованию полипропилена обратно в пропилен, который можно повторно использовать в новых пластиках или других продуктах.
«Мы производим 150,3 млн т пропилена каждый год с помощью энергоемких процессов, таких как паровой крекинг этана. Эти процессы требуют очень высоких температур. Если мы сможем извлекать пригодный для использования пропилен из полипропилена, мы сократим энергопотребление и выбросы, увеличим жизненный цикл пластмасс и повысим производительность и эффективность производителей», — считает Паланки.
Попытки других исследователей извлечь пропилен из полипропиленовых отходов основывались на термохимических подходах, таких как пиролиз, при котором материал нагревается в бескислородной среде, до сих пор в значительной степени не привели к успешным результатам.
«Пиролиз полипропилена обычно приводит к выходу пропилена менее 25% даже при оптимизированном процессе. Наша задача состоит в том, чтобы сделать это с помощью микроволн таким образом, чтобы это было конкурентоспособно по затратам и могло быть практически реализовано», — пояснил Паланки.
Микроволновая технология с избирательным контролем
Разработчики видят два больших преимущества в использовании микроволн в качестве источника энергии: они обеспечивают точный и выборочный контроль над процессом, а также позволяют извлекать пропилен при гораздо более низких температурах, чем в традиционных процессах термического восстановления, — 300 °С по сравнению с 600 или 700 °С.
Микроволновое излучение используется для нагрева промежуточного «катализаторного» материала, который затем передает тепло полипропиленовым отходам. В рамках этого исследования студенты WVU смогут использовать новые методы, разработанные в APS (Argonne National Laboratory) на местном синхротроне, своего рода ускорителе частиц. Студенты будут работать с инженерами лаборатории, которые являются экспертами в процессах каталитических реакций, и изучат механизмы вторичной переработки полимеров.