Учёные предложили превращать пластиковые отходы в бензин и дизельное топливо

Исследователи Ок-Риджской национальной лаборатории в США разработали способ переработки полиэтилена в жидкие углеводороды, похожие по составу на бензин и дизельное топливо. Метод работает при температуре ниже 200 градусов Цельсия и не требует драгоценных металлов, органических растворителей или внешнего источника водорода. Результаты опубликованы в Journal of the American Chemical Society. Полиэтилен является одним из наиболее распространённых видов пластика. Из него производят пакеты, упаковку, ёмкости, разделочные доски и множество других товаров.

Значительная часть такой продукции после использования отправляется на свалки или попадает в окружающую среду. Предложенная технология основана на расплавленных солях, содержащих хлорид алюминия. Они одновременно выполняют роль среды, в которой протекает реакция, и катализатора. Активные соединения алюминия воздействуют на длинные молекулярные цепочки полиэтилена и расщепляют их на более короткие углеводороды. В лабораторных экспериментах выход бензиноподобных соединений достигал приблизительно 60%. Учёные также установили, что строение исходного полимера влияет на состав конечного продукта.

Более простые цепочки преимущественно образовывали лёгкие углеводороды, близкие к бензину, а более сложные структуры давали соединения, напоминающие дизельное топливо. Чтобы разобраться в механизме реакции, специалисты использовали ядерный магнитный резонанс, мягкое рентгеновское излучение, нейтронное рассеяние, изотопную маркировку и компьютерное моделирование. Наблюдения подтвердили, что алюминиевые центры активно взаимодействуют с полиэтиленом и запускают последовательное разрушение его молекулярных цепей. Одним из главных преимуществ нового процесса стала сравнительно низкая температура.

При традиционном пиролизе пластик обычно нагревают примерно до 450–500 градусов. Новая реакция проходит при температуре менее 200 градусов — сопоставимой с нагревом обычной кухонной духовки. Кроме того, технологии не требуются дорогостоящие катализаторы из благородных металлов, химический инициатор и дополнительный водород. Используемые соли алюминия коммерчески доступны и относительно недороги. По мнению авторов, это может упростить будущий переход от лабораторных опытов к более крупным установкам. Однако до промышленного применения ещё далеко.

Алюминиевые соли активно поглощают влагу из воздуха, из-за чего их стабильность снижается. Исследователям предстоит разработать способы изоляции реакционной смеси, восстановления и повторного использования солей, а также удобного отделения полученного топлива. Необходимо проверить и экономическую эффективность процесса на реальных пластиковых отходах, которые часто содержат красители, добавки, загрязнения и смеси разных полимеров. Отдельной оценки потребуют энергозатраты и общий углеродный след: превращение пластика в топливо не устраняет выбросы углекислого газа при последующем сжигании.

Несмотря на эти ограничения, работа показывает новый подход к переработке полиэтилена. Вместо высокотемпературного разрушения пластика исследователи предлагают использовать относительно мягкую каталитическую среду, способную превращать отходы в востребованные жидкие продукты. Дальнейшие испытания покажут, сможет ли технология выйти за пределы лаборатории и стать экономически оправданной в промышленном масштабе.

• ИИ и смешанную реальность впервые объединили при установке зубного импланта
• Капли воды могут повреждать краску микроскопическими электрическими разрядами
• Умные часы завышают расход калорий: учёные проверили четыре популярные модели
• Учёные обнаружили, что сверхтонкие алмазные мембраны способны вырабатывать электричество
• Учёные разработали жевательную резинку, которая может снижать уровень HPV и опасных бактерий во рту
• Ученые расплавили алмаз при давлении выше, чем в недрах Нептуна
• Учёные превратили спутники Starlink в гигантский сканер верхних слоёв атмосферы
• Новый катализатор позволит сократить расход платины в водородных топливных элементах на 75%