プラスチックをリサイクルする新たな有望な方法

私たちの地球はプラスチックで窒息しており、食品の包装やバンパーなどに使用されるポリプロピレンや、ビニール袋、ボトル、おもちゃ、さらには土壌改良材にも含まれるポリエチレンなど、埋め立て地で分解されるまでに数十年かかるものもある。 。

ポリプロピレンとポリエチレンはリサイクルできますが、そのプロセスは難しく、多くの場合、大量の温室効果ガスであるメタンが生成されます。これらは両方ともポリオレフィンであり、主に化石燃料から得られる原料であるエチレンとプロピレンの重合生成物です。ポリオレフィンの結合は切断することが難しいことでも知られています。

しかし、今では、 研究者 の バークレー大学 らは、ポリマーの結合を容易に破壊し、室温で気体であるプロピレンとイソブチレンに変える触媒を使用して、これらのポリマーをリサイクルする方法を考案しました。これらのガスは新しいプラスチックにリサイクルできます。

«ポリプロピレンとポリエチレンは、混合廃棄物の流れの中で互いに分離するのが最も困難で高価なプラスチックの 1 つであるため、両方のポリオレフィンにリサイクル プロセスを適用することが重要です。」と彼は言いました 研究チーム 最近発表された研究では 科学。

研究チームが使用したリサイクルプロセスは異性エテノリシスとして知られており、触媒に依存してポリマーオレフィン鎖を小分子に分解します。ポリエチレンとポリプロピレンの結合は、どちらのポリオレフィンも炭素-炭素単結合の長い鎖を持っているため、化学反応に対して特に耐性があります。ほとんどのポリマーには少なくとも 1 つの炭素-炭素二重結合があり、これは非常に破壊しやすいものです。

異性体のエタノール分解は過去にも同じ研究者によって試みられていましたが、以前の触媒は高価な金属であり、すべてのプラスチックをガスに変えるほど純粋ではありませんでした。アルミナ上でナトリウムを使用し、次にシリコン上で酸化タングステンを使用することは、はるかに経済的で効率的であることが判明しましたが、反応に高温が必要なためコストが若干増加しました。

どちらのプラスチックでも、アルミナ上のナトリウムにさらされると、各ポリマー鎖がより小さな鎖に破壊され、末端に壊れた炭素-炭素二重結合が生成されます。鎖は何度も切れ続けた。次に、両方ともオレフィン変換として知られる 2 番目のプロセスを受けました。これらをシリコン上の酸化タングステンに導入する際に、反応チャンバーに流入するエチレンガスの流れにさらしたところ、炭素-炭素結合が切断されました。

この反応により、ポリエチレンとポリプロピレンのすべての炭素-炭素結合が切断され、これらの結合が切断されたときに放出された炭素原子がエチレン分子に結合します。 」エチレンは反応核としてこの反応に不可欠です。」と彼は述べた。 アルス テクニカ 研究者 RJ・コンク、研究著者の一人。 」壊れたリンクはエチレンと反応し、チェーンからリンクが除去されます。エチレンがなければ反応は起こりません»。ポリエチレンが完全にプロピレンに変換され、ポリプロピレンがプロピレンとイソブチレンの混合物に変換されるまで、鎖全体が触媒されます。

この方法には、 高い選択性、つまり 目的の製品を大量に生産します：ポリエチレン由来のプロピレン、ポリプロピレン由来のプロピレンおよびイソブチレン。これらの化学物質はどちらも需要が高いです。 プロピレンは化学産業にとって重要な原料です、一方、 イソブチレン などのさまざまなポリマーで一般的に使用されるモノマーです。 合成ゴム そして1つ ガソリン添加剤。

プラスチックはリサイクルセンターで混合されることが多いため、研究者らは、ポリプロピレンとポリエチレンを一緒に異性体エタノール分解にかけたらどうなるかを確認したいと考えました。反応は成功し、混合物はプロピレンとイソブチレンに変換され、プロピレンの方がイソブチレンよりわずかに多かった。

ブレンドには通常、追加のプラスチックの形で混合物も含まれます。そこでチームは、不純物が存在しても反応が機能するかどうかも確認したいと考えました。彼らは、遠心分離機やパンの袋など、本来は捨てられるはずのプラスチック製の物体を使って実験を行ったが、これらにはポリプロピレンやポリエチレン以外のポリマーが微量に含まれていた。この反応により得られるプロピレンとイソブチレンの量は、純粋なポリオレフィンの場合よりもわずかに少なかった。

別のテストには、次のようなさまざまなプラスチックの導入が含まれていました。 ペット そして PVC、ポリプロピレンとポリエチレンで違いが生じるかどうかを確認します。 これらによりパフォーマンスが大幅に低下しました。このアプローチが成功するには、リサイクルする前に、ポリプロピレンおよびポリエチレン製品から微量の不純物を除いてすべてを除去する必要があります。

このリサイクル方法は大量の廃棄物を防ぐことができるように思えますが、それを実現するには大規模に規模を拡大する必要があります。 研究チームが実験をスケールアップしたところ、同じパフォーマンスが示され、将来的に有望であると考えられます。しかし、プラスチック廃棄物に本当の変化をもたらすには、大規模なインフラを整備する必要があります。

«私たちは、ここで述べた研究が新しいポリマーの実用的な製造方法につながることを願っています。」と研究者らは同じ研究で報告している。 」このようにして、化石炭素源から出発するこれらの必須化学物質の生産の需要と、それに伴う温室効果ガスの排出を大幅に削減できる可能性があります。»。

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