Her gün depolama alanlarında tonlarca plastik atık birikmeye devam ettikçe, Yale araştırmacıları bu atıkları yakıtlara ve diğer değerli ürünlere verimli ve ucuz bir şekilde dönüştürmenin bir yolunu geliştirdiler. Sonuçlar şurada yayınlandı Doğa Kimya Mühendisliği.
Spesifik olarak, araştırmacılar piroliz olarak bilinen bir yöntem kullanıyorlar, materyalleri moleküler olarak parçalamak için oksijen yokluğunda ısı kullanma işlemi. Bu durumda, plastikleri yakıt ve diğer ürünler üreten bileşenlere bölmek için kullanılır. Çalışma, her iki Malzeme İnovasyonu Merkezi ve Yale Enerji Bilimleri Enstitüsü üyesi Yale Mühendislik Profesörleri Liangbing Hu ve Shu Hu tarafından yönetildi.
Geleneksel piroliz yöntemleri genellikle kimyasal reaksiyonları hızlandırmak ve yüksek bir verim elde etmek için bir katalizör kullanır, ancak önemli sınırlamalarla birlikte gelen bir yöntemdir.
Carol ve Douglas Melamed Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Profesörü ve Malzeme İnovasyonu Merkezi Direktörü Liangbing Hu, “Katalizörler hakkında konuştuğunuzda çok pahalı ve ömür boyu bir sorununuz var çünkü katalizörler sonunda farklı yollarla ölecek” dedi.
Bununla birlikte, bir katalizör kullanmayan yöntemler, atıkları kullanım ürünlerine dönüştürme oranlarına sahip olma eğilimindedir.
Bu proje için araştırmacılar her iki engelin her ikisini de buldular ve plastiği değerli kimyasallara dönüştürebilen oldukça seçici, enerji tasarruflu ve katalizör içermeyen bir piroliz yöntemi geliştirdiler.
Anahtar, dedikleri, gözenek boyutunun azalan üç bölümünden yapılmış 3D baskılı elektrikle ısıtılmış bir karbon kolonu reaktörüdür. İlk bölüm bir milimetre gözeneklerden yapılırken, bir sonraki bölüm 500 mikrometre gözenekler içerir ve üçüncü bölüm 200-nanometre gözeneklerden yapılmıştır.
Kimyasallar reaktörden geçtikçe, hiyerarşik gözenekli yapı, kimyasalların reaksiyon ilerlemesini kontrol etmede önemli bir rol oynar. Bir kere, daha büyük moleküllerin yeterince kırılmadan önce reaktör boyunca ilerlemesini önler.
Ayrıca, reaktördeki sıcaklığı kontrol etmenin bir yolunu sağlar, bu da koklamayı ve işlemi engelleyebilecek diğer etkileri önler.
Sistemi test etmek için, araştırmacılar reaktörü polietilen olarak bilinen yaygın plastik örneği üzerinde denediler. Sonuçlar etkileyici: yakıtlar için kullanılabilecek kimyasallara dönüştürülen plastik atıkların yaklaşık% 66’sı rekor yüksek bir verim bildiriyorlar.
Yapıyı oluşturmak için 3D baskının kullanılması, araştırmacıların reaktör gözeneklerinin boyutlarını tam olarak kontrol etmesine ve pirolizin etkilerini araştırmasına izin verdi.
Daha ölçeklenebilir bir tasarım göstermek için araştırmacılar ayrıca ticari olarak temin edilebilen karbon keçetinden oluşan bir cihaz kullandılar. Bu tasarımın-3D baskılı bir yapının sağladığı optimizasyon olmasa bile-piroliz ürünlerinin seçiciliğini hala iyileştirdiğini ve plastiğin% 56’sından fazlasını yararlı kimyasallara dönüştüren tatmin edici bir verim elde ettiğini buldular.
Kimyasal ve Çevre Mühendisliği Yardımcı Doçenti Shu Hu, “Bu sonuçlar çok umut verici ve bu sistemi gerçek dünya uygulamasına koymak ve plastik atıkları değerli malzemelere dönüştürmek için pratik bir strateji sunmak için büyük bir potansiyel gösteriyor.” Dedi.
