Araştırmacılar, sofra tuzunun, özellikle piroliz sürecinde plastiklerin geri dönüşümü için güçlü ve uygun maliyetli bir katalizör olabileceğini gösterdi. Bu basit çözüm, plastik geri dönüşümünde maliyetleri önemli ölçüde azaltabilir ve verimliliği artırabilir, hatta şu anda kullanımda olan çok daha pahalı katalizörlerden daha iyi performans gösterebilir.
Michigan Eyalet Üniversitesi’nin saygın Ambalajlama Okulu’nda doçent ve yeni üye olan Muhammed Rabnawaz Ulusal Mucitler Akademisi’nden, her zaman en parlak çözümün aynı zamanda en basit olan olduğu görüşünü benimsemiştir.
Bu felsefe, ekibinin Advanced Sustainable Systems dergisinde yayınlanan en son makalesinde açıkça görülmektedir.
{6 }Rabnawaz ve meslektaşları, sodyum klorürün (sofra tuzu) plastiklerin geri dönüşümüne yardımcı olmak için keşfedilen çok daha pahalı malzemelerden daha iyi performans gösterebileceğini gösterdi.
Rabnawaz, “Bu gerçekten heyecan verici” dedi. “Plastik geri dönüşümü gibi büyük bir sorunun üstesinden gelmek için basit, düşük maliyetli çözümlere ihtiyacımız var.”
Plastikler geçmişte geri dönüştürülebilir olarak pazarlanmış olsa da gerçek şu ki Amerika Birleşik Devletleri’ndeki plastik atıkların neredeyse %90’ı bitiyor çöplüklerde, yakma fırınlarında veya çevredeki kirlilik olarak.
Plastiğin bu kadar tek kullanımlık hale gelmesinin nedenlerinden biri, geri dönüşümden geri kazanılan malzemelerin plastik elde etmek için gereken para ve kaynakları harcayacak kadar değerli olmamasıdır.
Ekibin tahminlerine göre, ısı ve kimyanın birleşimiyle çalışan, piroliz olarak bilinen bir geri dönüşüm süreci söz konusu olduğunda sofra tuzu ekonomiyi tersine çevirebilir ve maliyetleri önemli ölçüde azaltabilir.
{6 }Rabnawaz, tuzun ısıyı çok iyi iletmesinden dolayı bir etki yaratacağını beklese de, bu kadar iyi çalışmasına yine de şaşırmıştı. Pahalı katalizörlerden (reaksiyonları teşvik etmek için tasarlanmış kimyasallar) daha iyi performans gösterdi ve ekibinin potansiyelinden yeni yararlanmaya başladığına inanıyor.
Ayrıca, çalışmanın şimdiden sektördeki büyük isimlerden ilgi görmeye başladığını söyledi.{4 }
Aslında araştırma, paketlenmiş tüketim ürünleri şirketi Conagra Brands tarafından kısmen desteklendi. ABD Tarım Bakanlığı ve MSU AgBioResearch de çalışmanın finansmanına yardımcı oldu.
Tuzuna değecek bir katalizör
Piroliz, plastiği daha basit, karbon bazlı bileşiklerin bir karışımına parçalayan bir işlemdir üç biçimde ortaya çıkıyor: gaz, sıvı yağ ve katı balmumu.
Rabnawaz, bu balmumu bileşeninin genellikle istenmediğini, ancak mevcut piroliz yöntemlerindeki ürünlerin ağırlıkça yarısından fazlasını oluşturabildiğini söyledi. . Bu, faydalı olan katalizörler kullanıldığında bile geçerlidir, ancak atık plastiklerin yönetiminde sıklıkla toksik veya uygulanamayacak kadar pahalı olabilirler.
Örneğin, platin çok çekici katalitik özelliklere sahiptir, bu nedenle de kullanılır. Arabalardan kaynaklanan zararlı emisyonları azaltmak için katalitik konvertörler. Ancak aynı zamanda çok pahalıdır, bu yüzden hırsızlar katalitik konvertörleri çalarlar.
Haydutların bunaltıcı bir piroliz reaktöründen platin bazlı malzemeleri çalması pek mümkün olmasa da, plastiği bu katalizörlerle geri dönüştürmeye çalışmak yine de büyük bir yatırım gerektirir — Rabnawaz, yüz milyonlarca olmasa da milyonlarca dolar olduğunu söyledi. Ve mevcut katalizörler bu maliyeti karşılayacak kadar verimli değil.
Rabnawaz, “Dünyadaki hiçbir şirketin bu kadar yakacak kadar parası yok” dedi.
“İlk makale önemliydi ama heyecanlanmadım. ta ki poliolefinlerle çalışana kadar,” dedi Rabnawaz. “Poliolefinler çok büyük ve biz pahalı katalizörlerden daha iyi performans gösterdik.”
Rabnawaz’a bu projede, Tarım ve Doğal Kaynaklar Koleji’nde doçent olan Christopher Saffron, misafir akademisyen Mohamed Shaker ve MSU doktora öğrencisi Vikash katıldı. Kumar.
Rabnawaz, ekibin poliolefinleri pirolize etmek için katalizör olarak sofra tuzunu kullanırken çoğunlukla dizel yakıtta bulunanlara benzer hidrokarbon molekülleri içeren sıvı yağ ürettiğini söyledi. Araştırmacılar, tuz katalizörünün bir başka avantajının da yeniden kullanılabilmesi olduğunu gösterdi.
Rabnawaz, “Elde edilen yağı suyla yıkayarak tuzu geri kazanabilirsiniz” dedi.
Araştırmacılar ayrıca sofra tuzunun, patates cipsi poşetleri gibi gıda ambalajlarında yaygın olarak kullanılan ve şu anda geri dönüştürülmeyen metalize plastik filmlerin pirolizine yardımcı olduğunu gösterdi.
Saf sofra tuzunun performansı platinden daha iyi olmasa da- ekip metalize filmlerle de test etti, sonuçlar benzerdi ve tuz maliyetin çok altındaydı.
Ancak Rabnawaz, metalize filmlerin kullanışlı olmasına rağmen doğası gereği sorunlu olduğunu vurguladı. Kendisi, bu tür filmlere artık ihtiyaç duyulmayan bir dünya hayal ediyor; bu nedenle ekibi, bunları daha sürdürülebilir malzemelerle değiştirmek için de çalışıyor.
Ekip ayrıca pirolizi daha da ilerletmek için çalışmaya devam edecek. projesi.
Örneğin, ekip sofra tuzu ile pirolizin gaz ürünlerini henüz tam olarak karakterize edemedi. Rabnawaz, ekibin bu yaklaşımı geliştirerek sıvı ürünlerin yakıt olarak yakılmaktan daha değerli uygulamalara sahip kimyasallar içerebileceğine inanıyor.
Yine de ekibin yeni sofra tuzu taktiklerinin erken geri dönüşleri cesaret verici. Hızlı bir ön ekonomik analize dayanarak ekip, ticari bir piroliz reaktörünün sadece tuz ekleyerek kârını üç katına çıkarabileceğini tahmin etti.
Referans: “Sofra Tuzu ile Plastik Kimyasal Geri Dönüşümünde Devrim Yaratmak”, Mohamed Shaker, Vikash Kumar, Christopher M. Saffron ve Muhammad Rabnawaz, 28 Ağustos 2023, Gelişmiş Sürdürülebilir Sistemler.
DOI: 10.1002/adsu.202300306