Учёные активно занимаются химической переработкой для эффективного повторного использования пластиковых отходов путем расщепления пластика на основные компоненты. Исследователи из ETH Zurich разработали ключевые методики этого процесса, что в будущем позволит создавать высококачественные товары и топливо из переработанного пластика.
Химическая переработка предлагает устойчивую альтернативу традиционному способу утилизации пластика, расщепляя его на высококачественные продукты. Ученые ETHZ оптимизировали и усовершенствовали этот процесс с помощью новой математической формулы.
Химическая переработка пластика предполагает расщепление длинноцепочечных молекул полимеров на их фундаментальные строительные блоки (мономеры), которые могут быть вновь собраны в новые высококачественные пластики, создавая устойчивый цикл. По мере развития подхода к химической переработке отходов первоначальное внимание уделяется расщеплению длинных полимерных цепочек на более короткие молекулы, которые можно применять в качестве жидкого топлива (бензин) или смазочных материалов (моторное масло).
Исследователи из группы под руководством Хавьера Переса-Рамиреса, профессора инженерного катализа, изучали, как расщепить полиэтилен и полипропилен с помощью водорода. Первый этап – расплавление пластика в стальном резервуаре, затем в расплавленный пластик вводится газообразный водород.
Также важным этапом является добавление порошкообразного катализатора, содержащего металл рутений. Тщательно подобрав подходящий катализатор, исследователи могут повысить эффективность химической реакции, способствуя образованию молекул с определенной длиной цепи и сводя к минимуму образование побочных продуктов, таких как метан или пропан.
«Расплавленный пластик в тысячу раз гуще меда. Главное — как перемешать его в резервуаре, чтобы порошок катализатора и водород смешались»
комментирует Антонио Хосе Мартин, один из ученых ETHZ.
Проведя эксперименты и компьютерное моделирование, группа ученых продемонстрировала, что пластик лучше всего перемешивается с помощью крыльчатки с лопастями, параллельными оси. Это обеспечивает более равномерное перемешивание и меньшее количество вихрей в потоке. Идеальная скорость перемешивания — около 1 тыс. оборотов в минуту. Это имеет решающее значение, так как процесс не должен быть замедленным или слишком быстрым.
Таким образом, ученые ETHZ успешно разработали математическую формулу для описания всего процесса химической переработки пластиковых отходов, благодаря которой будущие эксперименты могут быть направлены на прямое сравнение различных катализаторов с контролем влияния перемешивания.
Разработанные принципы являются ключевыми для масштабирования технологии от лаборатории до крупных перерабатывающих заводов.
