Исследователи разработали чистый и экономичный способ вторичной переработки использованного пластика, превращая его в ценные наноматериалы и высококачественное топливо.
Ключевые моменты
- Новая технология производит углеродные нанотрубки и чистое жидкое топливо из использованного пластика
- Умное решение для одновременной переработки пластика и сельскохозяйственных отходов
- Подход к экономике замкнутого цикла поможет превратить два огромных потока отходов в реальный доход
Во всем мире перерабатывается только около 20% пластиковых отходов. Повышение этой цифры остается проблемой, поскольку чистая переработка пластика может быть дорогостоящей и, как правило, производит менее ценные продукты, что часто делает ее финансово невыгодной.
Новый метод исследователей из Университета RMIT в Мельбурне, Австралия, позволяет производить ценные продукты из пластика - углеродные нанотрубки и чистое жидкое топливо - одновременно перерабатывая сельскохозяйственные и органические отходы.
Двухэтапный процесс, описанный в Journal of Environmental Management, превращает органические отходы в богатую углеродом и ценную форму древесного угля, а затем использует его в качестве катализатора для вторичной переработки пластика.
Ведущий исследователь доцент Калпит Шах сказал, что переработка двух крупных потоков отходов с помощью одного подхода к экономике замкнутого цикла может принести значительные финансовые и экологические выгоды.
«Наш метод чистый, экономичный и легко масштабируемый», - сказал Шах.
Это умное решение для преобразования как использованного пластика, так и органических отходов - будь то тонны биомассы с фермы или пищевые отходы и обрезки сада из бытовых зеленых баков.
"Мы надеемся, что эта технология может быть использована в будущем местными советами и муниципальными властями, чтобы помочь превратить эти отходы в реальные потоки доходов."
Высокоценные наноматериалы
Новый подход к вторичной переработке пластика предлагает устойчивую альтернативу производству углеродных нанотрубок (УНТ).
Эти полые цилиндрические структуры обладают исключительными электронными и механическими свойствами и могут применяться в самых разных областях, включая хранение водорода, композитные материалы, электронику, топливные элементы и биомедицинские технологии.
Углеродные нанотрубки пользуются растущим спросом, особенно в аэрокосмической и оборонной промышленности, где они могут облегчить проектирование легких деталей. По прогнозам, к 2027 году мировой рынок УНТ достигнет 5,8 млрд долларов США.
Превратим старое в новое
Новый метод начинается с преобразования сельскохозяйственных или органических отходов в биоуголь - богатую углеродом форму древесного угля, часто используемую для улучшения здоровья почвы.
Биоуголь используется для устранения токсичных загрязняющих веществ, таких как полициклические ароматические углеводороды, известные как ПАУ, поскольку отходы пластика расщепляются на компоненты газа и нефти.
Процесс устраняет эти загрязнения и превращает пластик в высококачественное жидкое топливо.
В то же время углерод в пластике превращается в углеродные нанотрубки, которые покрывают биоуголь.
Эти нанотрубки могут быть расслоены для использования в различных отраслях промышленности, или биоуголь с наноусиленными свойствами может использоваться непосредственно для восстановления окружающей среды и повышения плодородия сельскохозяйственных почв.
Это первое исследование, в котором недорогой и широко доступный биоуголь используется в качестве катализатора для производства экологически чистого топлива и углеродных наноматериалов из пластика.
Шах, заместитель директора (академический) Учебного центра ARC по трансформации австралийских биоресурсов в RMIT, сказал, что, хотя в исследовании изучался только один тип пластика, подход будет применим к целому ряду типов пластика.
«Мы сосредоточились на полипропилене, так как он широко используется в упаковочной промышленности», - сказал он.
"Несмотря на то, что нам необходимо провести дополнительные исследования для тестирования различных пластиков, поскольку качество производимого топлива будет различаться, разработанный нами метод в целом подходит для вторичной переработки любых полимеров - базовых ингредиентов для всех пластиков".
Сверхэффективный реактор
Экспериментальное исследование, проведенное в лабораторных масштабах, также может быть воспроизведено в сверхэффективном реакторе нового типа, разработанном и запатентованном RMIT.
Реактор основан на технологии псевдоожиженного слоя и обеспечивает значительное улучшение тепло- и массообмена, что позволяет снизить общие капитальные и эксплуатационные затраты.
Следующие этапы исследования вторичного использования будут включать детальное компьютерное моделирование для оптимизации методологии, за которым последуют пилотные испытания в реакторе.
Команда Инженерной школы RMIT стремится к сотрудничеству с производителями пластмасс и отходов для дальнейшего исследования и изучения других потенциальных применений метода вторичной переработки.
Исследование проводилось при поддержке Австралийского исследовательского совета DECRA Fellowship.