Тысячи тонн пластиковых отходов  и углекислого газа (CO2) и  ежегодно выбрасываются в окружающую среду. Однако, как утверждают разработчики, в новой технологии именно пластик используется для улавливания углекислого газа.

Аспирант Пол Савас загружает неочищенную пластиковую массу в дробилку, чтобы подготовить ее к пиролизу. Foto Jeff Fitlow

В настоящее время эта технология разрабатывается группой специалистов Университета Райса и представляет собой модификацию существующего процесса переработки пластиковых отходов на основе пиролиза (пиролиз представляет собой термическое разложение материалов при недостатке кислорода).

Процедура начинается с измельчения пластиковых масс  до порошкообразного состояния, после чего смешивается с ацетатом калия и в течение 45 минут нагревается при температуре 600 ºC (1 112 ºF). В результате чего пластиковый порошок превращается в частицы сорбента с наноразмерными порами, которые очень эффективно задерживают молекулы углекислого газа, находящиеся в воздухе.

Каждая частица при комнатной температуре может неограниченно долго удерживать до 18 процентов CO2 от собственного веса. Однако при нагревании до температуры около 75 ºC (167 ºF) сорбент высвобождает захваченный углекислый газ, который может быть использован в производстве таких продуктов, как топливо или строительные материалы. Кроме того, сорбирующие частицы могут быть использованы повторно, поскольку в процессе высвобождения CO2 примерно 90 процентов их пор вновь открываются.

В результате пиролиза в присутствии ацетата калия поры в микрочастицах нового материала способны поглощать углекислый газ из продуктов сгорания. Courtesy of the Tour Group

 

В качестве дополнительного бонуса, в процессе пиролиза образуется побочный воскообразный продукт, который может быть использован в моющих средствах или смазочных материалах.

По оценкам ученых, затраты на использование фильтров из сорбента для удаления CO2 из продуктов сгорания составят примерно 21 доллар США за тонну. Для сравнения, существующий процесс для удаления CO2, использующий амины, стоит от 80 до 160 долларов США за тонну. Более того, по расчетам разработчиков, срок службы нового сорбента будет гораздо дольше, чем у существующих технологий.

"Точечные источники выбросов CO2, такие как выхлопные трубы электростанций, могут быть оснащены этим материалом, полученным из отходов пластмасс, для удаления огромного количества двуокиси углерода, который обычно заполняет атмосферу ", - сказал профессор Джеймс Тур, один из ведущих авторов исследования вместе с Валой Альгозебом, Полом Савасом и Чже Юанем. "Это замечательная возможность решить одну проблему (утилизация пластиковых отходов) с помощью другой (эмиссии CO2)".

Термическая обработка PW в присутствии ацетата калия позволяет получить эффективный углеродный сорбент с шириной пор 0,7-1,4 нм для улавливания CO2. Процесс переработки PW в углеродный сорбент работает с одиночными или смешанными потоками полиолефиновых пластиков

 

Статья об исследовании была недавно опубликована в журнале ACS Nano.

Источники: Университет Райса, ACS Nano
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c00955
https://news.rice.edu/news/2022/treated-plastic-waste-good-grabbing-carbon-dioxide