Plastikler dayanıklılıkları için değerlenir, ancak bu kalite de onları bozulmayı zorlaştırır. Mikroplastik olarak bilinen küçük enkaz parçaları toprak, su ve havada devam eder ve ekosistemleri ve insan sağlığını tehdit eder.
Geleneksel geri dönüşüm plastikleri yeni ürünler yapmak için yeniden işler, ancak bu her yapıldığında, plümiklerin kontaminasyonu ve bozulması nedeniyle malzeme kalite azalır. Dahası, tek başına geri dönüşüm, küresel plastik atıkların artan hacmine ayak uyduramaz.
Şimdi, Delaware Üniversitesi liderliğindeki bir araştırma ekibi, plastik atıkların sıvı yakıtlara dönüştürülmesini daha hızlı ve mevcut yöntemlerden daha az istenmeyen yan ürünlerle artıran yeni bir katalizör türü geliştirdi. Kapağında yer alan Kimya katalizipilot aşama çalışması, plastik yükselme için enerji tasarruflu yöntemlere yol açmaya, plastik kirliliğini azaltmaya ve sürdürülebilir yakıt üretimini teşvik etmeye yardımcı olur.
Robert K. Grasseli, UD’nin Mühendislik Koleji’nde kimyasal ve biyomoleküler mühendislik profesörü üst düzey yazar Dongxia Liu, “Plastiklerin atık olarak yığılmasına izin vermek yerine, onları yararlı sıvı yakıtlara ve kimyasallara dönüştürülebilen katı yakıtlar gibi davranıyor, daha hızlı, daha verimli ve çevre dostu bir çözüm sunuyor.” Dedi.
Vaat eden bir upcycling yaklaşımı, plümiklerdeki polimerleri nakliye ve endüstriyel kullanım için sıvı yakıtlara dönüştürmek için hidrojen gazı ve bir katalizör kullanan hidrojenolizdir. Bununla birlikte, geleneksel katalizörler sınırlı verimliliğe sahiptir, çünkü hacimli polimer molekülleri reaksiyonun gerçekleştiği katalizörün aktif yerleriyle etkileşime girmekte zorlanırlar.
Bunu ele almak için araştırmacılar, bir tür nanomalzeme olan Mxenes’i (maksimum olarak belirgin), daha önce plastik upcycling için kullanılmayan daha büyük, daha açık gözeneklere sahip bir form olan mezopoz mxenes’e dönüştürdüler.
Kimyasal ve biyomoleküler mühendislik bölümünde doktora adayı Ali Kamali, “Mxenes bir kitabın sayfaları gibi iki boyutlu katmanlar oluşturuyor. Kapalı kitaptaki bu istiflenmiş katmanlar, erimiş plastiklerin kolayca hareket etmesini zorlaştırıyor,” kimyasal ve biyomoleküler mühendislik bölümünde doktora adayı Ali Kamali.
“Tasarımı iyileştirmek için, mxen tabakaları arasındaki boşluğu açmak için silika sütunları yerleştirdik, reaksiyon sırasında oluşan polimerlere ve ara bileşiklere daha kolay aktık.”
Sıklıkla alışveriş torbalarında ve plastik filmlerde kullanılan bir plastik olan düşük yoğunluklu polietilen (LDPE) ile mezopoz mxen destekli rutenyum katalizörlerini test ettiler. Küçük bir basınçlı reaktörde ekip, LDPE’yi katalizör ve hidrojen gazı ile birleştirdi ve karışımı ısıtarak plastiği kalın bir şuruba eritti.
Katalizörleri reaksiyon oranlarını LDPE hidrojenoliz için daha önce bildirilenlerden yaklaşık iki kat daha hızlı elde etti. Katalizör ayrıca yüksek seçicilik sergiledi, sıvı yakıtların hedeflenmesine izin verirken, sera gazı metan gibi istenmeyen yan ürünleri en aza indirdi. Araştırmacılar bu seçiciliği, mxen katmanları arasındaki mezoporöz boşluktaki rutenyum nanoparçacıkların stabilizasyonuna bağlarlar.
Liu, “Sadece dönüşümü hızlandırmakla kalmayıp aynı zamanda yakıt ürünlerinin kalitesini de artıran bir malzeme üretebildik. Bu ilerleme, plastik yükselmeyi arttırmak için nanoyapılı mezoparan katalizörlerin potansiyelini vurguluyor.” Dedi.
İleriye baktığımızda, araştırma ekibi katalizörü daha da geliştirmeyi ve farklı plastik türleriyle kullanım için daha geniş bir mxen tabanlı katalizör kütüphanesi geliştirmeyi planlıyor. Nihayetinde, bir problemden plastik atıkları bir kaynağa dönüştürmek için endüstri ortaklarıyla işbirliği yapmayı umuyorlar, onu sadece çevreye yardımcı olmakla kalmayıp aynı zamanda yerel topluluklara ekonomik değer getiren yakıtlara ve kimyasallara dönüştürüyorlar.
