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“一舉兩得”，從廢塑料到高品質(zhì)汽油

發(fā)布日期：2024/5/27 9:00:00

聚乙烯塑料是最通用塑料之一，日常生活中常被制作為塑料袋、洗滌劑瓶等產(chǎn)品。

盡管外形看起來和汽油相差甚遠(yuǎn)，但兩者卻擁有相似的化學(xué)結(jié)構(gòu)與組成。與汽油一樣，聚乙烯塑料的原料也來自石油。

既然如此，是否可以將廢棄聚乙烯塑料高效轉(zhuǎn)化為汽油呢？

傳統(tǒng)方法成本高

聚乙烯塑料轉(zhuǎn)變?yōu)槠偷目赡苄源嬖冢请y度較大。這是因?yàn)榫垡蚁┧芰鲜怯袡C(jī)合成的高分子材料，是由無數(shù)個乙烯分子“手拉手”構(gòu)成的長鏈聚合物。

這種聚合物骨架由非極性的碳碳鍵相連而成，穩(wěn)定性很高，難以活化和斷裂，這也是廢棄聚乙烯塑料難以自然降解的原因。

想要將廢棄的聚乙烯塑料變廢為寶，要讓聚乙烯的碳碳鍵發(fā)生活化和斷裂，而且這種反應(yīng)需要400℃以上的高反應(yīng)溫度或貴金屬催化劑和外加氫源。這些條件限制了聚乙烯化學(xué)回收的大規(guī)模工業(yè)化。

因此，如何低成本且高效地轉(zhuǎn)化聚乙烯一直是塑料轉(zhuǎn)化領(lǐng)域的重要難題。

新策略解決“老難題”

近日，中國科學(xué)院化學(xué)研究所科研人員研制出了一項(xiàng)新策略，能在低溫（240 ℃）、無貴金屬、無氫氣、無溶劑條件下，將廢棄聚乙烯塑料“變”為高品質(zhì)汽油。

科研團(tuán)隊(duì)受到制備汽油過程中“加氫裂化”的啟發(fā)，以聚乙烯為原料進(jìn)行裂解實(shí)驗(yàn)。

他們在240 ℃的溫度下，加入層狀自支撐分子篩催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)。分子篩催化劑獨(dú)特的開放骨架三配位鋁位點(diǎn)，有效促進(jìn)廢棄聚乙烯化學(xué)鍵活化斷裂轉(zhuǎn)化，從而“變”出高品質(zhì)汽油，其中能提升辛烷值的支鏈烷烴含量是商用汽油的近兩倍。

自帶“干糧”回收率高

值得注意的是，聚乙烯“加氫裂化”過程中所需的氫氣并不是外加的，而是“自供”的。

研究人員使用的分子篩催化劑可以使部分聚乙烯裂解產(chǎn)物芳構(gòu)化，從而提供氫源，使得聚乙烯以“自供氫”的方式轉(zhuǎn)化為汽油，因此不需要外加氫源。

▲層狀自支撐分子篩催化聚乙烯“自供氫”轉(zhuǎn)化制備汽油

實(shí)驗(yàn)表明，在240°C、無貴金屬、無氫氣、無溶劑條件下，用廢棄聚乙烯塑料制備高品質(zhì)汽油的回收率達(dá)到80%。

可見，這項(xiàng)研究為廢棄聚乙烯“變”為高品質(zhì)汽油提供了新的路線，并且具有良好的應(yīng)用前景。

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