Лаборатория американского Университета Райса разработала способ превращения трудно перерабатываемого пластикового мусора в эффективный поглотитель углекислого газа. Об этом сообщает портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Разработку, которая выглядит как одновременное решение сразу двух главнейших насущных экологических проблем, описывает недавно открытый химический метод лаборатории Университета Райса (это частный исследовательский университет США, расположенный в Хьюстоне, штат Техас) – по превращению пластиковых отходов в эффективный сорбент (поглотитель) углекислого газа (CO2). Министерство энергетики США и компания Saudi Aramco (национальная нефтяная компания Саудовской Аравии) поддержали данное исследование.
Химик Джеймс Тур и ведущие соавторы Вала Алгозиб, Пол Савас и Чжэ Юань сообщили в журнале Американского химического общества ACS Nano, что при нагревании пластиковых отходов в присутствии ацетата калия образуются частицы с порами нанометрового размера, которые задерживают молекулы углекислого газа. В частности, это решение можно использовать для удаления CO2 из дымовых газов промышленных выбросов.
«Точечные источники выбросов CO2, такие как выхлопные трубы электростанций, могут быть оснащены этим материалом, полученным из отходов пластика, для удаления огромного количества CO2, который обычно заполняет атмосферу. Это отличный способ решить одну проблему – пластиковые отходы, одновременно решая другую проблему – выбросы CO2», – сказал Тур.
По его словам, текущий процесс пиролиза пластика, известный как химическая переработка, производит продукты в виде масел, газов и парафина, но побочный углеродный продукт почти бесполезен. Однако при пиролизе пластика в присутствии ацетата калия образуются пористые частицы, способные удерживать CO2 в пределах до 18% от собственного веса при комнатной температуре.
Кроме того, в то время как типичная химическая переработка не подходит для полимерных отходов с низким содержанием связанного углерода с целью получения сорбента CO2, включая полипропилен и полиэтилен высокой и низкой плотности (основные компоненты бытовых отходов), при обработке ацетатом калия эти пластмассы, напротив, особенно хорошо подходят для улавливания CO2.
Лаборатория оценивает, что стоимость улавливания углекислого газа из точечного источника, такого как дымовой газ после сжигания, составит 21 доллар за тонну, что намного дешевле, чем энергоемкий процесс на основе аминов, обычно используемый для извлечения углекислого газа из исходного природного газа, который обходится в 80-160 долларов за тонну.
Как и материалы на основе аминов, сорбент можно использовать повторно. Нагрев его примерно до 75 градусов по Цельсию высвобождает захваченный углекислый газ из пор, регенерируя около 90% мест связывания материала. При такой температуре поливинилхлоридных сосудов достаточно, чтобы заменить дорогие металлические сосуды, которые обычно требуются для связывания CO2.
Исследователи также отметили, что сорбент, как ожидается, будет иметь более длительный срок службы, чем жидкие амины, что сократит время простоя из-за коррозии и образования осадка.
Чтобы изготовить нужный сорбент, отходы пластика превращают в порошок, смешивают с ацетатом калия и нагревают при 600°C в течение 45 минут, чтобы оптимизировать поры, большинство из которых имеют ширину около 0,7 нанометра. По словам исследователей, в процессе также образуется побочный продукт в виде парафина, который можно перерабатывать в моющие средства или смазочные материалы.