Ключевые моменты

• Новая технология позволяет производить углеродные нанотрубки и чистое жидкое топливо из использованного пластика
• Интеллектуальное решение для одновременной переработки пластиковых и сельскохозяйственных отходов
• Подход круговой экономики, помогающий превратить два огромных потока отходов в реальный доход

Во всем мире перерабатывается только около 20% отходов пластмасс. Увеличение этого показателя остается сложной задачей, поскольку переработка пластика в чистом виде может быть дорогостоящей и обычно приводит к получению продуктов с меньшей стоимостью, что часто делает его финансово нежизнеспособным.

Новый метод, разработанный исследователями из Университета RMIT в Мельбурне, Австралия, позволяет производить высококачественные продукты из пластика - углеродные нанотрубки и чистое жидкое топливо - одновременно перерабатывая сельскохозяйственные и органические отходы.

Двухэтапный процесс команды, раскрытый в Журнал экологического менеджмента, преобразует органические отходы в богатую углеродом и высокоэффективную форму древесного угля, а затем использует его в качестве катализатора для переработки пластика.

Ведущий исследователь, доцент Калпит Шах, сказал, что переработка двух массивных потоков отходов с помощью одного подхода к циклической экономике может принести значительные финансовые и экологические выгоды.

"Наш метод является чистым, экономичным и легко масштабируемым", - сказал Шах.

"Это умное решение для переработки как использованного пластика, так и органических отходов - будь то тонны биомассы с фермы или пищевые отходы и садовые обрезки из бытовых зеленых баков.

"Мы надеемся, что эта технология может быть использована в будущем местными советами и муниципальными органами власти, чтобы помочь превратить эти отходы в реальные источники дохода".

Ценные наноматериалы

Новый подход к переработке пластмасс предлагает устойчивую альтернативу производству углеродных нанотрубок (УНТ).

Эти полые цилиндрические конструкции обладают исключительными электронными и механическими свойствами и находят применение в широком спектре отраслей, включая хранение водорода, композитные материалы, электронику, топливные элементы и биомедицинские технологии.

Углеродные нанотрубки пользуются растущим спросом, особенно в аэрокосмической и оборонной промышленности, где они могут облегчить проектирование легких деталей. По прогнозам, к 2027 году мировой рынок УНТ достигнет 5,8 миллиарда долларов.

Превращение старого в новое

Новый метод начинается с преобразования сельскохозяйственных или органических отходов в биоуголь - богатую углеродом форму древесного угля, часто используемую для улучшения состояния почвы.

Биоуголь используется для удаления токсичных загрязняющих веществ, таких как полициклические ароматические углеводороды, известные как ПАУ, поскольку отработанный пластик расщепляется на составляющие его газ и нефть.

Этот процесс устраняет эти загрязнения и превращает пластмассы в высококачественное жидкое топливо.

В то же время углерод в пластике превращается в углеродные нанотрубки, которые покрывают биоуголь.

Эти нанотрубки могут быть отшелушены для использования в различных отраслях промышленности, или наноусиленный биоуголь может быть использован непосредственно для восстановления окружающей среды и улучшения состояния сельскохозяйственных почв.

Это исследование является первым, в котором используется недорогой и широко доступный биоуголь в качестве катализатора для получения топлива без загрязнений и углеродных наноматериалов из пластика.

Шах, заместитель директора (академик) Учебного центра ARC по трансформации ресурсов биотвердых веществ Австралии в RMIT, сказал, что, хотя в исследовании изучался только один тип пластика, подход будет применим к целому ряду типов пластика.

"Мы сосредоточились на полипропилене, поскольку он широко используется в упаковочной промышленности", - сказал он.

"Хотя нам необходимо провести дальнейшие исследования для тестирования различных пластмасс, поскольку качество производимого топлива будет разным, разработанный нами метод, как правило, подходит для переработки любых полимеров - базовых ингредиентов для всех пластмасс".

Сверхэффективный реактор

Экспериментальное исследование, проведенное в лабораторном масштабе, также может быть воспроизведено в новом типе сверхэффективного реактора, который был разработан и запатентован RMIT.

Реактор основан на технологии псевдоожиженного слоя и обеспечивает значительное улучшение тепло- и массообмена для снижения общих капитальных и эксплуатационных затрат.

Следующие шаги для исследований по ускорению цикла будут включать детальное компьютерное моделирование для оптимизации методологии, за которым последуют пилотные испытания в реакторе.

Команда инженерной школы RMIT заинтересована в сотрудничестве с предприятиями по производству пластмасс и отходов для продолжения исследований и изучения других потенциальных применений метода переработки отходов.

Исследование было поддержано через стипендию Австралийского исследовательского совета DECRA.