Новости химической науки > Новый способ вторичной переработки полистирола

Химики из США разработали непрерывный процесс, с помощью которого можно проводить вторичную переработку отходов полистирола, деполимеризуя его до мономера – стирола.

Новый процесс может оказаться более выгодным с экономической точки зрения, чем обычная переплавка отходов и изготовление из них изделий низкого качества – деполимеризация и возврат к мономеру, в итоге, позволяет получать материалы и изделия более высокого качества.

Руководитель исследования, Ленни Шмидт (Lanny Schmidt) из Универистета Миннесоты заявляет, что в США вторичной переработке подвергается менее половины отходов пластмасс, в целом же в мире дела с вторичной переработкой полимеров обстоят еще хуже – эти отходы либо сжигают, либо держат на мусорных полигонах. Он добавляет, что даже те полимеры, которые подвергаются вторичной переработке, становятся сырьем лишь для дешевых изделий, так как зачастую такие полимеры, идущие на вторичную переработку, загрязнены или смешаны с другими материалами, а их очистка, как правило, слишком затратна.

Простое плавление пластиковых отходов и формирование из расплава новых изделий может быть экологически грязным процессом, поскольку при этом пластик может разлагаться и обугливаться с выделением токсичных газообразных веществ. Исследователи из группы Шмидта поставили перед собой задачу переработки пластика в исходный мономер, который затем может снова подвергнуться полимеризации с образованием свежей порции чистого полимера. Рядж других исследовательских групп ранее уже демонстрировал возможность деполимеризации образцов полистирола, однако для того, чтобы быть экономически оправданным, желательно, чтобы такая деполимеризация протекала в рамках непрерывного процесса.

Реактор может применяться для непрерывной пиролизной деполимеризации полистирола до мономеров. (Рисунок из ChemSusChem, 2012, DOI: 10.1002/cssc.201200412)

Процесс, разработанный в группе Шмидта, основан на применении платинового или родиевого катализатора в комбинации с церием, закрепленного на подложке из оксида алюминия. Отходы полистирола непрерывно подаются в реактор, где они контактируют с горячим катализатором, и происходит разложение материала до стирола, который отводится из реактора в виде газа.

Шмидт подчеркивает, что хотя стирол, образующий в ходе этого процесса, потенциально мог бы быть загрязнен различными продуктами пиролиза, включая бензол, толуол, этилбензол и олигомеры стирола, содержание примесей было не столь высоко, и чистота продукта достигала 80%. При этом лабораторный модельный реактор, загрузка катализатора в который составляет 1 грамм, в день может обработать около килограмма полистирольных отходов, такой реактор может быть увеличен до того, чтобы вести переработку полистирола в промышленных масштабах.

Однако, Мартин Оласар (Martin Olazar) из отмечает, что несмотря на высокий выход стирола, этот выход обеспечивается высоким расходом водорода (который питает реактор в качестве топлива) и применением катализаторов на основе благородных металлов, что, несомненно, увеличивает стоимость процесса, однако, по словам Шмидта, экономическая эффективность того или иного процесса определяется целым рядом факторов, и эффективный процесс деполимеризации полистирола (который, кстати, нельзя реализовать для ряда полимеров, таких, как полиэтилен), вполне может быть внедрен и использован для вторичной переработки полимерных материалов.

Источник: ChemSusChem, 2012, DOI: 10.1002/cssc.201200412

метки статьи: #вопросы экологии, #химическая технология, #химия полимеров