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

Lauko tyrimai rodo, kad ledas gali kainuoti vėjo jėgaines iki 80% elektros energijos

Mokslininkai nusprendė ištirti šio baldakimu vėjo malūno ledą Kinijos rytuose. Paskola Hui Hui / Ajovos valstybinio universiteto nuotr Tyrėjai...

Pristatome 260 milijonų metų žmogžudystę

Anteozauro reinkarnacija užpuola žolėdį Moschognathus. Autorius: Alexas Bernardini (@SimplexPaleo) Kadangi manyta, kad jis sunkus, lėtas ir vangus, 260 milijonų metų senumo Anteosaurus buvo žiaurus...

Biokuras ir chemijos gamyba iš vaiko paslapčių

San Clemente salos ožka Elway gali daug ko išmokyti apie biologinį apdorojimą. Kreditas: UC Santa Barbara Pradedant biokuru ir kitomis cheminėmis medžiagomis, baigiant metano...

Dalelių fizikai problemą, vadinamą „persekiojimu“, sprendė daugiau nei 20 metų.

Iliustracija seka spindulio keliu, kai jis eina per stačiakampę, radijo dažnio, vario, magneto, juodojo dipolio ir modulinę matavimo sistemą ir į dalelių detektorių. ...

Kiek pavojinga yra nauja SARS-CoV-2 (COVID-19) viruso mutacija?

Darbas Ciklologijos ir imunologijos instituto (IVI) Aukšto saugumo laboratorijoje. Kreditas: © IVI Koks naujas mm pokytis. Balta Koronavirusas II su sunkiais kvėpavimo simptomais...

Newsletter

Subscribe to stay updated.