Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Zeng Jie dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (USTC) dell'Accademia Cinese delle Scienze (CAS), ha fatto un passo avanti significativo nel campo del riciclo della plastica.
Il loro studio, intitolato “Conversione catalitica senza solventi e idrogeno di plastica di polietilene ad alta densità”, introduce una nuova strategia tandem di deidroaromatizzazione e idrogenolisi per convertire la plastica di polietilene ad alta densità (HDPE) in preziosi idrocarburi ciclici senza la necessità di solventi o idrogeno. . I risultati sono stati pubblicati su Nature Nanotechnology .
Il polietilene, una delle materie plastiche più comunemente utilizzate, pone sfide in termini di degrado naturale a causa della sua struttura chimica stabile. Le tecnologie di riciclaggio dei rifiuti plastici in polietilene non solo mitigano l'inquinamento ma offrono anche vantaggi economici.
Traendo ispirazione da due processi dell'industria petrolifera, vale a dire il reforming catalitico delle frazioni di benzina a catena corta e l'idrocracking degli oli pesanti, il gruppo di ricerca ha cercato di trattare la plastica HDPE di scarto come una materia prima solida di petrolio attraverso una conversione catalitica rispettosa dell'ambiente, producendo così a valle prodotti chimici a base di petrolio.
Ispirandosi a due processi dell'industria petrolifera, il gruppo di ricerca si è concentrato sul reforming catalitico delle frazioni di benzina a catena corta per ottenere idrocarburi ciclici di valore superiore, che genera idrogeno, e sull'idrocracking di oli pesanti per produrre idrocarburi a catena corta, che consuma idrogeno. .
Basandosi su questi processi, il gruppo di ricerca ha ideato una strategia di “respirazione di idrogeno” per degradare la plastica in polietilene ad alta densità (HDPE). Hanno sviluppato un catalizzatore di rutenio metallico caricato con setaccio molecolare (Ru/HZSM-5) che facilita la deidrogenazione della plastica in idrocarburi ciclici, "espirando" idrogeno nel processo. Contemporaneamente, la plastica "respira" l'idrogeno rilasciato e va incontro a cracking, trasformandosi in idrocarburi a catena corta.
Il gruppo di ricerca ha poi esplorato i percorsi di reazione del riciclo della plastica in polietilene ad alta densità. Hanno condotto esperimenti catalitici sul riciclaggio della plastica HDPE con diversi carichi di setacci molecolari di rutenio metallico ed hanno esaminato l'effetto dei pori dei setacci molecolari sulla reazione.
I risultati mostrano che il setaccio molecolare HZSM-5 ha una dimensione dei pori moderata, che non solo evita la formazione di idrocarburi aromatici ciclici densi e depositi di carbonio, ma garantisce anche il desorbimento regolare degli idrocarburi ciclici, garantendo così la continuità e la stabilità del sistema catalitico reazione. I catalizzatori Ru/HZSM-5 hanno un'ottima stabilità ciclica e sono adatti anche per diversi tipi di plastica in polietilene.
Questa ricerca rappresenta un progresso significativo nel riciclo della plastica e rappresenta una grande promessa per lo sviluppo sostenibile della nostra società. Fornendo una soluzione innovativa per la conversione della plastica HDPE in preziosi idrocarburi ciclici, questo studio contribuisce agli sforzi in corso per affrontare i rifiuti di plastica e promuovere un futuro più sostenibile.
Ulteriori informazioni: Junjie Du et al, Riciclo efficiente senza solventi e senza idrogeno del polietilene ad alta densità in idrocarburi ciclici separabili, Nature Nanotechnology (2023). DOI:10.1038/s41565-023-01429-9
Informazioni sul giornale: Nanotecnologia naturale
Fornito dall'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina
