Chinesische Wissenschaftler haben gelernt, Kunststoff zu Dieselkraftstoff zu verarbeiten

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Plastik gleichzeitig und den Fluch und Segen unserer gesamten Zivilisation. Einerseits hätte sich die Menschheit ohne plastische Massen verschiedener Art auf ganz andere Weise entwickelt. Die einmalige Erfindung von Kunststoffen ermöglichte es, den technologischen Fortschritt erheblich zu beschleunigen. Andererseits verstopft Plastik allmählich unseren Planeten. Dies gilt insbesondere für Polyethylen - es ist nicht einfach zu verarbeiten, und eine große Menge Kunststofffolie und -produkte werden einfach weggeworfen. Und dann - Plastik dringt in die Meere und Ozeane ein, bildet riesige Müllinseln, bricht trophische Ketten in Ökosystemen verschiedener Art.

Wie kann man dieses Problem lösen? Auf den ersten Blick liegt die Lösung an der Oberfläche: Wir sammeln Kunststoffprodukte, schicken sie zur Verarbeitung (Umschmelzen), kreieren neue Produkte. Aber der Teufel steckt, wie man so sagt, im Detail. Um Kunststoff nach dem vorgeschlagenen Verfahren zu recyceln, ist es erforderlich, Kunststoffabfälle aus einer Kunststoffart zu sammeln. Zum Beispiel nur transparente Kunststoff-PET-Flaschen. Und selbst in diesem Fall müssen erhebliche Anstrengungen unternommen werden, um die Flaschen so zu waschen, dass die endgültige Schmelze nur eine minimale Menge an Verunreinigungen enthält. Es ist möglich, aber nicht zu praktisch und ziemlich teuer. Eine andere Möglichkeit besteht darin, Kunststoffe ohne Sauerstoff bei hohen Drücken und Temperaturen um 500 ° C zu verarbeiten. Als Ergebnis erhalten wir eine Reihe von Monomeren, einschließlich Styrol, Terephthalsäure und Methylmethacrylat. Unter modernen Bedingungen wird nur ein kleiner Teil der Kunststoffe verarbeitet, der Rest wird einfach weggeworfen. Nicht sehr praktisch. Was tun?

Kürzlich haben chinesische Wissenschaftler des Shanghai Institute of Organic Chemistry unter der Leitung von Xiangqing Jia eine neue Art der Verarbeitung vorgeschlagen , mit der Sie Kunststoff in Dieselkraftstoff verwandeln können. Es erfordert immer viel, daher kann Kunststoff in großen Mengen verarbeitet werden, wenn der technologische Verarbeitungsprozess wirtschaftlich ist. Bisher arbeiten die Chinesen nur mit Polyethylen.

Polyethylen- Thermoplastisches Ethylenpolymer, gehört zur Klasse der Polyolefine. Es ist eine organische Verbindung und hat lange Moleküle ... - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - ... wobei "-" kovalente Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen bezeichnet. Der häufigste Kunststoff der Welt. Zur Verarbeitung kommt in Form von Granulaten von 2 bis 5 mm. Polyethylen wird durch Polymerisation von Ethylen erhalten. Polyethylenprodukte eignen sich zur Verarbeitung und anschließenden Verwendung. Polyethylen (mit Ausnahme des ultrahohen Molekulargewichts) wird nach allen den Kunststoffen bekannten Verfahren wie Extrusion, Blasenextrusion, Spritzguss und pneumatisches Formen verarbeitet.

Der von den Chinesen vorgeschlagene Prozess besteht aus zwei Phasen. Sowohl die erste als auch die zweite Stufe der Umwandlung von Polyethylen zu Dieselkraftstoff erfordern die Verwendung von Katalysatoren. Der erste Katalysator enthält Iridium (die Chinesen geben keine Details zu dieser Verbindung bekannt). Dieser Katalysator entfernt einen Teil des Wasserstoffs aus den Kohlenstoffbindungen. Infolgedessen werden einige Einfachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen zu Doppelbindungen. Dies eröffnet wiederum die Möglichkeit, einen zweiten Katalysator einzusetzen.

Chinesische Wissenschaftler haben auch seine Zusammensetzung und Struktur nicht offengelegt und nur gesagt, dass der Katalysator Rhenium- und Aluminiumatome enthält. Es werden auch Ölverbindungen verwendet (Experten geben die Namen der Komponenten nicht bekannt). Unter dem Einfluss des zweiten Katalysators werden Doppelbindungen zwischen Kohlenstoffatomen aufgebrochen und die Moleküle der Ölverbindungen an die Enden der gebildeten Komponenten gebunden.


Arten von Polyethylenprodukten, die auf neue Weise verarbeitet werden können

Der gesamte Prozess ist zyklisch. Wie oben erwähnt, verdrängt der erste Katalysator Wasserstoffatome aus Polyethylen. Derselbe Wasserstoff kann jedoch wiederholt verwendet werden, um Doppelbindungen zwischen Kohlenstoffatomen in Einfachbindungen umzuwandeln. Solche Reaktionen können immer wieder wiederholt werden. Wenn Sie dies mehrere Stunden hintereinander tun, wird das gesamte Polyethylen zerstört, nur die Bestandteile dieser Verbindung bleiben übrig. Zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit wird eine Temperatur von 150 ° C benötigt.

Nach Abschluss des Prozesses wird Polyethylen in drei Haupttypen von Komponenten unterteilt. Der erste Typ sind einfache organische Verbindungen wie Butan, die für andere chemische Reaktionen in der Produktion verwendet werden können. Das zweite sind die wachsartigen Verbindungen, die zur Herstellung von Kunststoffen benötigt werden. Und der dritte Typ ist Diesel.

Durch Variation der verschiedenen Schritte im Polyethylenumwandlungsprozess können Forscher die Ausbeute jeder dieser drei Komponenten erhöhen oder verringern. Laut chinesischen Wissenschaftlern können die meisten Kunststoffe mit dieser Art von Reaktion in einzelne Komponenten getrennt werden. Bei anderen Kunststofftypen sind die Reaktionsbedingungen jedoch etwas anders. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung ist eine hohe Effizienz und relativ milde Reaktionsbedingungen.

Wissenschaftler, die diese Methode entwickelt haben, planen, sie 2017 zu patentieren. Vielleicht wird die kommerzielle Nutzung des vorgeschlagenen Verfahrens in diesem Jahr beginnen.

Source: https://habr.com/ru/post/de395205/