Ученые напечатали на 3D-принтере реактор с углеродной колонной и электрическим нагревом, состоящий из трех секций с уменьшающимся размером пор.
Первая секция состоит из пор размером 1 мм, вторая — из пор размером 500 мкм, а третья — из пор размером 200 нанометров. Уменьшающийся размер пор реактора действует как «затвор»: он предотвращает продвижение более крупных молекул в следующую секцию реактора до их адекватного пиролиза.
Конструкция также позволяет контролировать температуру в реакторе, предотвращая коксование и другие последствия перегрева, влияющие на эффективность. С помощью реактора с углеродной колонной, состоящего из трех секций с уменьшающимся размером пор, исследователи Йельского университета разработали метод пиролиза, который превращает пластиковые отходы в пригодные для использования химические вещества.
«Катализаторы очень дорогие, и возникает проблема со сроком службы, поскольку катализаторы со временем выходят из строя по разным причинам»
отметил Лянбин Ху, директор Центра инновационных материалов Йельского университета.
Команда ученых провела лабораторные испытания напечатанного на 3D-принтере реактора на образце полиэтилена. Результаты показали выход 65,9% ± 5,2% и селективность до 80,8% по углеводородам C8–C18, которые обычно используются в качестве прекурсоров авиационного топлива.
Исследовательская группа также попыталась продемонстрировать более масштабируемую версию реактора, внедрив устройство на основе коммерчески доступного углеродного войлока вместо 3D-печатной конструкции. Углеродный войлок характеризуется высокой пористостью. Таким образом, несмотря на некоторое снижение точности контроля пор реактора, новая конструкция показала высокую эффективность в плане выхода полезных химических веществ — 56%.
«Результаты многообещающие и демонстрируют большой потенциал для внедрения этой системы в реальную практику и разработки практической стратегии преобразования пластиковых отходов в ценные материалы»
комментирует Шу Ху, доцент кафедры химической и экологической инженерии Йельского университета.
Группа ученых описала результаты своей работы в статье «Селективная переработка электрифицированного полиэтилена методом пиролиза с модуляцией пор» (Selective electrified polyethylene upcycling by pore-modulated pyrolysis), опубликованной в журнале Nature Chemical Engineering.
