روش جدید که در شماره 11 اوت مجله Science توضیح داده شده است، می تواند انگیزه های اقتصادی بازیافت پلاستیک را افزایش دهد و دری را برای بازیافت انواع جدید پلاستیک باز کند. محققان تخمین می زنند که روش های آنها می تواند انتشار گازهای گلخانه ای ناشی از تولید متعارف این مواد شیمیایی صنعتی را تا حدود 60 درصد کاهش دهد.
تکنیک جدید بر چند تکنیک پردازش شیمیایی موجود متکی است. اولین مورد، پیرولیز است که در آن پلاستیک ها تا دمای بالا در محیطی بدون اکسیژن گرم می شوند. نتیجه روغن پیرولیز است، ترکیبی مایع از ترکیبات مختلف. روغن پیرولیز حاوی مقادیر زیادی الفین -- دسته ای از هیدروکربن های ساده است که بلوک اصلی مواد شیمیایی و پلیمرهای امروزی، از جمله انواع مختلف پلی استرها، سورفکتانت ها، الکل ها و اسیدهای کربوکسیلیک هستند.
در فرآیندهای فعلی انرژی بر مانند کراکینگ با بخار، تولیدکنندگان مواد شیمیایی با قرار دادن نفت در معرض حرارت و فشار بسیار بالا، الفین تولید می کنند. در این فرآیند جدید، تیم UW-Madison الفینها را از روغن پیرولیز بازیابی میکند و از آنها در یک فرآیند شیمیایی کممصرف به نام کاتالیز هیدروفرمیلاسیون همگن استفاده میکند. این فرآیند الفین ها را به آلدئیدها تبدیل می کند، که سپس می تواند به الکل های صنعتی مهم کاهش یابد.
جورج هوبر، استاد مهندسی شیمی و بیولوژیکی که این کار را در کنار هوکیان لی، محقق فوق دکترا و جیایانگ وو، دانشجوی دکترا، رهبری میکند، میگوید: «این محصولات را میتوان برای ساخت طیف گستردهای از مواد با ارزش بالاتر استفاده کرد.
این مواد با ارزش بالاتر شامل مواد مورد استفاده در ساخت صابون ها و پاک کننده ها و همچنین پلیمرهای مفیدتر دیگر می باشد.
هوبر که همچنین مدیریت مرکز رشد شیمیایی زبالههای پلاستیکی با بودجه انرژی را بر عهده دارد، میگوید: «ما واقعاً در مورد پیامدهای این فناوری هیجانزده هستیم. "این یک فناوری پلت فرم برای ارتقاء زباله های پلاستیکی با استفاده از شیمی هیدروفرمیلاسیون است."
صنعت بازیافت می تواند به زودی این فرآیند را اتخاذ کند. در سالهای اخیر، حداقل 10 شرکت بزرگ شیمیایی برنامههایی را برای تأسیسات تولید روغنهای پیرولیز از پلاستیکهای زباله ساخته یا اعلام کردهاند. بسیاری از آنها روغن پیرولیز را از طریق کراکرهای بخار برای تولید ترکیبات کم ارزش عبور می دهند. تکنیک جدید بازیافت شیمیایی می تواند راه پایدارتر و سودآورتری برای استفاده از این روغن ها ارائه دهد.
لی میگوید: «در حال حاضر، این شرکتها رویکرد واقعاً خوبی برای ارتقای روغن پیرولیز ندارند. "در این مورد، ما میتوانیم الکلهای با ارزشی به ارزش 1200 دلار تا 6 دلار،000 در هر تن از پلاستیکهای زائد دریافت کنیم، که ارزش آن تنها حدود 100 دلار در هر تن است. علاوه بر این، این فرآیند از فناوری و تکنیکهای موجود استفاده میکند. به راحتی قابل افزایش است."
هوبر میگوید این مطالعه یک تلاش مشترک در چند بخش مختلف UW-Madison بود. کلارک لندیس، رئیس دپارتمان شیمی و کارشناس جهانی هیدروفرمیلاسیون، امکان استفاده از این روش را برای روغنهای پیرولیز پیشنهاد کرد. پروفسور مانوس ماواریکاکیس مهندسی شیمی و بیولوژیکی از مدل سازی پیشرفته برای ارائه بینش در سطح مولکولی در مورد فرآیندهای شیمیایی استفاده کرد. و پروفسور ویکتور زاوالا مهندسی شیمی و بیولوژیکی کمکی را برای تجزیه و تحلیل اقتصادی این تکنیک و چرخه زندگی زباله های پلاستیکی ارائه کرد.
گام بعدی برای این تیم تنظیم فرآیند و درک بهتر پلاستیک های بازیافتی و ترکیبات کاتالیزوری است که کدام محصولات شیمیایی نهایی را تولید می کنند.
هوبر میگوید: «محصولات مختلف و مسیرهای زیادی وجود دارد که میتوانیم با این فناوری پلتفرم دنبال کنیم. "بازار بزرگی برای محصولاتی که ما تولید می کنیم وجود دارد. من فکر می کنم که واقعاً می تواند صنعت بازیافت پلاستیک را تغییر دهد."
(منبع: دانشگاه ویسکانسین-مدیسون. «فرآیند بازیافت جدید میتواند بازارهایی برای زبالههای پلاستیکی «ناخواسته» پیدا کند. ScienceDaily. ScienceDaily، 11 اوت 2023.
