Depositphotos
Китайські дослідники нещодавно продемонстрували успішне перероблення пластикових відходів на авіаційне пальне.
Вчені з Нанкінського лісотехнічного університету, Університету Цинхуа та інших інститутів пропонують розкладати пластик за високих температур в присутності водню з використанням розробленого каталізатора для прискорення хімічних реакцій.
За словами співавторів проєкту професорів Ядуна Лі та Діншена Вана, дослідники вже кілька років розглядають гідрогеноліз пластику як каталізатор. Стримувальним фактором залишалась селективність. Традиційне гідрування пластику зазвичай дає широкий та важкоконтрольований спектр продуктів. Вони прагнули з’ясувати, чи зможе розробка активного центру на атомному рівні допомогти подолати це обмеження.
Зусилля були зосереджені на попередніх дослідженнях, присвячених перетворенню полістиролу у цінні хімічні речовини внаслідок тандемного піролізу-гідрогенолізу. У попередніх експериментах дослідники з’ясували, що атомарно дисперговані центри рутенію (Ru) в каталізаторах забезпечують абсолютно різну селективність гідрогенолізу, яка варіюється залежно від речовин, що їх оточують.
Nature Energy
“Після перевірки кількох каталізаторів ми виявили, що ізольовані ділянки Ru на оксиді CoAl можуть гідрувати стирол до етилциклогексану за тиску, близького до атмосферного. Сам полістирол піролізується на проміжні мономери та олігомери, які потім піддаються ефективному гідрогенолізу на цих ділянках Ru. Нас здивувало, що цей тандемний метод дозволив отримати реактивне паливо на основі пластику з дійсно привабливими паливними властивостями та економічною ефективністю процесу”, — зазначають автори дослідження.
Спираючись на попередні дослідження, науковці розробили новий каталізатор, ефективніший в прискоренні хімічних реакцій для перетворення пластику на вуглеводні, які зазвичай використовуються для авіаційного пального. Каталізатор ввели у тандемний проточний реактор, який складається з двох або більше поєднаних реакторів.
“Пластикові компоненти спочатку проходять через перший реактор за температури 460 °C, де гідропіроліз розщеплює їх на проміжні сполуки з малими молекулами. Потім ці пари проходять над шаром каталізатора за температури 160 °C, який перетворює їх на щільне, багате на циклоалкани реактивне паливо. З погляду каталізатора, стратегія полягає в налаштуванні електронної структури диспергованих центрів Ru для контролю як активності, так і селективності продуктів гідрогенолізу пластику, причому більш ніж у сто разів ефективніше, ніж у комерційного каталізатора Ru/C на ключовому етапі гідрування”, — пояснюють професори Ядун Лі та Діншен Ван.
Результати дослідження підтверджують потенціал одноатомних каталізаторів в забезпеченні бажаних хімічних реакцій, зокрема, з перетворення пластику на вуглеводні. Враховуючи значне зростання цін на авіаційне пальне протягом останніх років, отримання пального з пластикових відходів може стати економічною альтернативою.
Хочеш знати більше, ніж ChatGPT 5? Підписуйся на ITC.ua у TelegramПІДПИСАТИСЯ
Ядун Лі та Діншен Ван підкреслюють, що порівняно з традиційним використанням реакторів періодичної дії високого тиску, тандемний проточний реактор у поєднанні з ефективними атомарно диспергованими центрами рутенію являє серйозну альтернативу. Дослідники зазначають, що протестували масштабування. Підготували та оцінили каталізатор у масштабі грамів. Як каталізатор, так і стадія гідрування за кімнатної температури добре масштабуються.
Техніко-економічний аналіз продемонстрував, що конкурентна мінімальна ціна продажу складає $1,0–$1,8 за кілограм. Новий каталізатор невдовзі може бути протестований з використанням інших видів пластику та обладнання. Він здатен сприяти зменшенню забруднення навколишнього середовища пластиковими відходами та запропонувати альтернативний спосіб масштабного виробництва авіаційного пального.
СпецпроєктиSense Bank спростив відкриття рахунків для бізнесу: онлайн, з будь-якого пристрою та безоплатноНагородження переможців конкурсу авторських текстів ITC.ua + Proove
Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature Energy
