de.wedoany.com-Bericht: Forscher der Nanjing Forestry University und der Tsinghua University haben eine Methode entwickelt, um Plastikmüll in düsentreibstoffähnliche Substanzen umzuwandeln. Im Vergleich zu früheren ähnlichen Verfahren ist die neue Methode kostengünstiger, effizienter, erfordert niedrigere Temperaturen und Drücke und kann kontinuierlich statt in Chargen betrieben werden.
Das Forschungsteam berichtete in einem in der Fachzeitschrift „Nature Energy" veröffentlichten Artikel, dass das Verfahren Kunststoff in Gegenwart von Wasserstoff durch Hochtemperaturzersetzung abbaut. Die Co-Seniorautoren Professor Li Yadong und Professor Wang Dingsheng erklärten gegenüber „Tech Xplore", dass das Team seit Jahren die Hydrierung von Kunststoffen aus katalytischer Perspektive untersuche und das Feld nun in die Ära der Einzelatom-Katalysatoren eingetreten sei. Herkömmliche Produkte der Kunststoffhydrierung weisen eine breite und schwer kontrollierbare Verteilung auf; die Gestaltung aktiver Zentren auf atomarer Ebene könnte Selektivitätsprobleme lösen.
Das neue Verfahren erfolgt in zwei Schritten. Zunächst wird der Kunststoff auf über 460 °C erhitzt, um ihn zu pyrolysieren, wobei lange Polymerketten in kleinere Kohlenwasserstofffragmente gespalten werden. Anschließend werden diese Fragmente bei 160 °C mit einem speziellen Katalysator hydrierend gespalten, um Moleküle im Düsentreibstoffbereich wie Naphthene und hochdichte Kohlenwasserstoffe zu erzeugen. Nach dem Screening verschiedener Katalysatoren stellte das Team fest, dass isolierte Ru-Zentren auf CoAl-Oxid Styrol bei nahezu Normaldruck zu Ethylcyclohexan hydrieren können. Die bei der Pyrolyse von Polystyrol entstehenden Monomer- und Oligomer-Zwischenprodukte werden an den Ru-Zentren effizient hydrierend gespalten. Der aus dieser Tandem-Route gewonnene kunststoffbasierte Düsentreibstoff weist gute Treibstoffeigenschaften und wirtschaftliche Prozessvorteile auf.
Polystyrol ist ein häufiger Abfallstoff aus Verpackungen, Einwegbechern usw. und zersetzt sich beim Erhitzen relativ sauber. Das Team testete das Verfahren im Maßstab; sowohl der Katalysator im Gramm-Maßstab als auch der Hydrierschritt bei Normaldruck ließen sich gut skalieren. Eine technisch-wirtschaftliche Analyse zeigt, dass der wettbewerbsfähige Mindestverkaufspreis des Verfahrens bei 1,0–1,8 US-Dollar pro Kilogramm liegt. Das Team plant, die Route weiter zu optimieren, effizientere Ru-Einzelatom-Katalysatoren zu entwickeln, deren Leistung bei der Skalierung der Katalysatorherstellung auf Kilogramm-Niveau zu erhalten und gleichzeitig an der Entwicklung eines kontinuierlichen Feststoffzufuhrsystems zur Verbesserung des Arbeitsablaufs zu arbeiten. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift „Nature Energy" veröffentlicht.
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