Naujas perdirbimo procesas gali sumažinti milijonus tonų plastiko atliekų

Daugiasluoksnės plastikinės medžiagos yra visur maisto ir vaistų pakuotėse, ypač sluoksniuoti polimerai gali suteikti plėvelėms specifinių savybių, tokių kaip atsparumas karščiui arba deguonies ir drėgmės kontrolė. Nepaisant jų naudingumo, šių nuolatinių plastikų negalima perdirbti naudojant įprastus metodus.

Kasmet visame pasaulyje pagaminama apie 100 milijonų tonų daugiasluoksnių termoplastikų – kiekvieną sudaro 12 sluoksnių iš 12 skirtingų polimerų. 40% viso yra gamybos proceso atliekos, ir kadangi nebuvo įmanoma atskirti polimerų, beveik visas šis plastikas patenka į sąvartynus ar deginimo įrenginius.

Dabar Viskonsino-Madisono universiteto inžinieriai pradėjo šių medžiagų polimerų tirpiklio regeneravimo metodą, kurį jie vadino tirpikliu pagrįstu ir kritulių apdorojimu (STRAP). Jų koncepcijos įrodymas pateikiamas žurnale šiandien (2020 m. Lapkričio 20 d.) Mokslo pažanga.

Naudodami seriją tirpiklių valdomų valymų, vadovaujantis polimerų tirpumo termodinaminiais skaičiavimais, UW-Madisonas ir jų cheminės bei biologinės inžinerijos profesorius George’as Huberis ir Reidas Van Lehnas panaudojo STRAP procesą polimerams atskirti į komercinį plastiką, susidedantį iš įprastų sluoksnių medžiagų. polietilenas, etileno-vinilo alkoholis ir polietileno tereftalatas.

Rezultatas? Atskirti polimerai yra chemiškai panašūs į tuos, kurie naudojami gaminant originalią plėvelę.

Komanda tikisi panaudoti regeneruotus polimerus kuriant naujas plastikines medžiagas ir įrodė, kad šis procesas gali padėti uždaryti perdirbimo ciklą. Daugiasluoksniai plastiko gamintojai gali leisti panaudoti 40 procentų plastiko atliekų, susidarančių gamybos ir pakavimo procesų metu.

„Mes tai įrodėme daugiasluoksniu plastiku“, – sako Huberis. “Turime išbandyti kitus daugiasluoksnius plastikus ir išplėsti šią technologiją.”

Didėjant daugiasluoksnių plastikų sudėtingumui, kyla sunkumų nustatant tirpiklius, kurie gali ištirpinti kiekvieną polimerą. Todėl STRAP remiasi skaičiavimo metodu, kurį Van Lehnas naudojo vadovaudamas procesui, vadinamam realistiniais į dirigentą panašiais tirpikliais (COSMO-RS).

COSMO-RS sugeba apskaičiuoti tirpiklių mišiniuose absorbuotų polimerų tirpumą esant skirtingoms temperatūroms, sumažinant potencialių tirpiklių, galinčių ištirpinti polimerą, skaičių. Tada grupė gali eksperimentiškai ištirti tirpius kandidatus.

“Tai leidžia mums susidoroti su daug sudėtingesnėmis sistemomis, ir tai yra būtina, jei tikrai ketinate patekti į perdirbimo pasaulį”, – sako Van Lehnas.

Tikslas yra ilgainiui sukurti skaičiavimo sistemą, kurioje tyrėjai galėtų rasti tirpiklių derinių, kad būtų galima perdirbti visų rūšių daugiasluoksnius plastikus. Ji taip pat tikisi ištirti grupės naudojamų tirpiklių poveikį aplinkai ir sukurti žaliųjų tirpiklių duomenų bazę, kad būtų geriau subalansuotas tirpiklių sistemų efektyvumas, sąnaudos ir poveikis aplinkai.

Projektas kyla iš „UW-Madison“ patirties katalizės srityje. Per kelis dešimtmečius universiteto chemijos ir biologijos inžinerijos mokslininkai pradėjo tirpiklių pagrindu sukurtas reakcijas, kad biomasė, pavyzdžiui, mediena ar žemės ūkio atliekos, būtų paversta tinkamu naudoti cheminiu ar kuro pirmtaku. Didelė šių žinių dalis taip pat gaunama perdirbant tirpiklius turinčius polimerus.

Grupė ir toliau atlieka STRAP apdorojimo tyrimus per Huberio vadovaujamą daugiauniversitetinių plastikinių atliekų chemijos regeneravimo centrą. Keli JAV energetikos departamento finansuojami 12,5 mln. USD centrai tiria įvairius cheminius polimerų regeneravimo ir perdirbimo būdus.

Nuoroda: 2020 m. Lapkričio 20 d., Mokslo pažanga.

Šį tyrimą parėmė JAV Energetikos departamento parama (DE-SC0018409).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Saulės energijos veiklos nepastovumą galėtų kompensuoti Žemės planetos magnetinis laukas

2015 m. Gegužės mėn. Saulė per penkias dienas suvaidino maždaug tuziną aktyvių zonų. Ryškios spalvos pluoštai, sklindantys iš šių aktyvių regionų, yra dalelės,...

Didžiausias Australijos dinozauras – Pietų Titanas – ką tik buvo įrašytas į rekordą!

Australotitan cooperensis, „Pietų Titanas arba Cooperis“. Autorius: Vladas Konstantinovas, Scottas Hocknullas © Eromangos gamtos istorijos muziejus Kiek aukšta yra krepšinio aikštelė, aukštesnė už b-dublius...

Žmonių nulemta klimato kaita yra tik pusė Antarkties kriliaus paveikslo

Antarkties krilasi, Euphausia superba. Autorius: Uwe Kils / Wikipedia Apskaičiuota, kad šiame amžiuje krilių populiacija buveinių centre Antarktidoje sumažėjo apie 30% dėl plačiai paplitusio...

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Newsletter

Subscribe to stay updated.